(57)【要約】【課題】  タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路構成の簡略化によるコストダウンを図る。【解決手段】  セグメント電極ＳＥＧ１を選択して、人間の指２４のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加する。このタッチ検出用信号は人間の指２４を介して（結合静電容量Ｃを介して）、セグメント電極ＳＥＧ２、および、セグメント電極ＳＥＧ３にタッチ信号として現れる。このタッチ信号を検出することにより、人間の指のタッチ位置を検出する。これにより、液晶表示装置が備えるセグメント電極をそのまま利用して、人間の指のタッチ位置を検出することができる。このため、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。【選択図】  図２
2009116224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶相の面上に平行に配列された複数の平面状の電極により前記液晶相を表示駆動する液晶表示装置に、タッチパネル機能を付加したタッチパネル一体型液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置の表示画面上を人間の指を含む誘電体または導電体等の物体がタッチした場合に、
前記物体がタッチした表示画面の部分に対応する位置の前記平面状の電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出するように構成されたこと、
を特徴とするタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示装置はＳＴＮ液晶表示装置で構成され、
前記液晶相の面上には、セグメント電極となる透明電極が複数配列され、
前記液晶表示装置の表示画面上を前記物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした位置に対応する前記セグメント電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出するように構成されたこと、
を特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶相の一方の面側には、セグメント電極となる透明電極が複数配列され、他方の面側には、コモン電極となる透明電極が前記セグメント電極とは直交する方向に複数配列されて構成されたこと、
を特徴とする請求項２に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項４】
前記各セグメント電極に液晶相を表示駆動する液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ駆動部と、
前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加するタッチ検出用信号出力部と、
前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するタッチ信号検出部と、
前記タッチ信号検出部により検出されたタッチ信号を基に、前記物体のタッチ位置を判定するタッチ位置判定部と、
を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項５】
前記ＬＣＤ駆動部からセグメント電極に対して液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ表示期間と、液晶駆動電圧の印加を休止する位置検出期間とを交互に設け、
前記位置検出期間中に、
前記タッチ検出用信号出力部は、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加し、
前記タッチ信号検出部は、前記タッチ検出用信号出力部により選択されたセグメント電極に隣接、または近傍に位置する１または複数のセグメント電極から、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するように、
構成されたことを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項６】
前記ＬＣＤ駆動部から前記セグメント電極に対して液晶駆動電圧を常時印加すると共に、
タッチ検出用信号出力部は、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を前記液晶駆動電圧に重畳して印加し、
前記タッチ信号検出部は、前記タッチ検出用信号出力部により選択されたセグメント電極に隣接、または近傍に位置する１または複数のセグメント電極から、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するように、
構成されたことを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項７】
前記タッチ信号検出部は、前記セグメント電極の全ての電極からタッチ信号を検出するように構成され、
前記タッチ位置判定部は、前記タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極を除く、他のセグメント電極で検出したタッチ信号を基に、タッチ位置の判定を行うように構成されたこと、
を特徴とする請求項５または請求項６に記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項８】
前記セグメント電極に代えて、前記コモン電極によりタッチ位置を検出することを、
特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示装置はＴＦＴ液晶表示装置で構成され、
前記セグメント電極に代えて、前記ＴＦＴ液晶表示装置のソースラインを使用して構成されたことを、
特徴とする請求項４から７のいずれかに記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項１０】
液晶相の面上に平行に配列された複数の平面状の電極により前記液晶相を表示駆動する液晶表示装置に、タッチパネル機能を付加したタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ検出方法であって、
前記液晶表示装置の表示画面上を人間の指を含む誘電体または導電体等の物体がタッチした場合に、
前記物体がタッチした表示画面の部分に対応する位置の前記平面状の電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出すること、
を特徴とするタッチ検出方法。
【請求項１１】
前記液晶相の一方の面側に、セグメント電極となる透明電極を複数配列し、他方の面側に、コモン電極となる透明電極を前記セグメント電極と直交する方向に複数配列した、ＳＴＮ液晶表示装置を使用すると共に、
前記液晶表示装置の表示画面上を前記物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした位置に対応する前記セグメント電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出すること、
を特徴とする請求項１０に記載のタッチ検出方法。
【請求項１２】
前記各セグメント電極に液晶相を表示駆動する液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ駆動手順と、
前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加するタッチ検出用信号出力手順と、
前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するタッチ信号検出手順と、
前記タッチ信号検出手順により検出されたタッチ信号を基に、前記物体のタッチ位置を判定するタッチ位置判定手順と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のタッチ検出方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のタッチパネル一体型液晶表示装置を備えることを、特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル一体型の液晶表示装置に関し、特に、従来の液晶表示装置が備える電極をそのまま利用し、人間の指などが表示画面上をタッチ（接触）した位置を検出することができる、タッチパネル一体型液晶表示装置 、タッチ検出方法、および携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、液晶表示装置とタッチパネルとを一体したタッチパネル一体型液晶表示装置が多く使用されるようになっている。このタッチパネル一体型液晶表示装置では、指などで画面に触れることで、コンピュータへの入力操作を行なうことができ、銀行のＡＴＭ、駅の券売機などで盛んに利用されている。
【０００３】
ところで、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置は、液晶表示画面上に別体のタッチパネルを配置しており、液晶表示パネルの上にタッチパネルが重なる構造であるため、厚みと、重量が増すという問題があった。また、液晶表示装置用の回路と、タッチパネル用の出回路とが個々に必要となり、コストが増加するという問題もあった。このため、液晶表示装置の小型化と軽量化に伴い、タッチパネル一体型液晶表示装置も薄型化及び軽量化されたものが要望されていた。
【０００４】
このような問題を解決するための従来技術のタッチパネル一体型液晶表示装置が開示されている（特許文献１を参照）。この特許文献１のタッチパネル一体型液晶表示装置は、ディスプレイパネルとタッチパネルとを一体化することにより、ディスプレイとしての視認性を確保しながら構造を簡単にすることを目的としている。このために、２つのガラス基板間に挟まれる透明樹脂相に液晶相を分散させてＰＤＬＣ層を形成する。また、ガラス基板の内側に透明電極を形成し、これらの透明電極に漏れ電流検出手段を設ける。そして、ガラス基板が押圧されると、透明電極の定常電流が増加するので、その値を検出する。こうして液晶ディスプレイパネル自体にタッチパネルの機能を持たせるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１７２４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来のタッチパネル一体型液晶表示装置では、液晶表示パネルの上にタッチパネルが重なる構造であるため、厚みと、重量が増すという問題があった。また、液晶表示装置用の回路と、タッチパネル用の出回路とが個々に必要となり、コストが増加するという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１のタッチパネル一体型の液晶表示装置においては、ガラス基板が押圧される際の電流値の変化を検出しているため、電流値の変化を検出する回路となり、回路が複雑になるという問題があった。また、電流値を変化されるためには、カラス基板をある程度強く押すことが必要であり、ガラス基板が強く押圧されると、押された部分の表示色が変化してしまうなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、従来のタッチパネルを不要とし、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路の簡略化によるコストダウンを図ると共に、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる、タッチパネル一体型液晶表示装置 、タッチ検出方法、および携帯端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、液晶相の面上に平行に配列された複数の平面状の電極により前記液晶相を表示駆動する液晶表示装置に、タッチパネル機能を付加したタッチパネル一体型液晶表示装置であって、前記液晶表示装置の表示画面上を人間の指を含む誘電体または導電体等の物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした表示画面の部分に対応する位置の前記平面状の電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出するように構成されたこと、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、従来の液晶表示装置が備える電極をそのまま利用し、人間の指が表示画面にタッチした時の電極間の静電容量の変化を検出して、タッチ位置を検出する。
これにより、従来のタッチパネルが不要になる為、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【０００９】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記液晶表示装置はＳＴＮ液晶表示装置で構成され、前記液晶相の面上には、セグメント電極となる透明電極が複数配列され、前記液晶表示装置の表示画面上を前記物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした位置に対応する前記セグメント電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出するように構成されたこと、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、ＳＴＮ液晶表示装置において、表示画面上を物体がタッチした場合に、タッチした位置に対応するセグメント電極間の静電容量の変化を検出して、タッチ位置を検出する。
これにより、ＳＴＮ液晶表示装置において、セグメント電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できるようになる。このため、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【００１０】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記液晶相の一方の面側には、セグメント電極となる透明電極が複数配列され、他方の面側には、コモン電極となる透明電極が前記セグメント電極とは直交する方向に複数配列されて構成されたこと、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、ＳＴＮ液晶表示装置において、液晶相の一方の面側には、セグメント電極が複数配列され、他方の面側には、コモン電極がセグメント電極とは直交する方向に複数配列される。
これにより、ＳＴＮ液晶表示装置において、セグメント電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できる他、所望の場合には、コモン電極を利用してタッチ位置を検出するようにもできる。例えば、コモン電極を表示画面側に配置してタッチ位置を検出する。
【００１１】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記各セグメント電極に液晶相を表示駆動する液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ駆動部と、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加するタッチ検出用信号出力部と、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するタッチ信号検出部と、前記タッチ信号検出部により検出されたタッチ信号を基に、前記物体のタッチ位置を判定するタッチ位置判定部と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、ＬＣＤ駆動部は、各セグメント電極に液晶駆動電圧を印加する。また、タッチ検出用信号出力部は、セグメント電極を選択して、このセグメント電極に対し物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加する。そして、タッチ信号検出部は、選択したセグメント電極（例えば、タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極に隣接する電極）から、タッチ信号を検出し、物体のタッチ位置を判定する。
これにより、ＳＴＮ液晶表示装置において、セグメント電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できるようになる。このため、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【００１２】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記ＬＣＤ駆動部からセグメント電極に対して液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ表示期間と、液晶駆動電圧の印加を休止する位置検出期間とを交互に設け、前記位置検出期間中に、前記タッチ検出用信号出力部は、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加し、前記タッチ信号検出部は、前記タッチ検出用信号出力部により選択されたセグメント電極に隣接、または近傍に位置する１または複数のセグメント電極から、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するように、構成されたことを特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、ＬＣＤ駆動部からセグメント電極に対して液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ表示期間と、液晶駆動電圧を印加を休止する位置検出期間とを交互に設け、この位置検出期間においてタッチ位置を検出する。
これにより、液晶駆動電圧の影響を受けることなく、タッチ位置を検出することができる。
【００１３】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記ＬＣＤ駆動部から前記セグメント電極に対して液晶駆動電圧を常時印加すると共に、タッチ検出用信号出力部は、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を前記液晶駆動電圧に重畳して印加し、前記タッチ信号検出部は、前記タッチ検出用信号出力部により選択されたセグメント電極に隣接、または近傍に位置する１または複数のセグメント電極から、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するように、構成されたことを特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、ＬＣＤ駆動部からセグメント電極に対して液晶駆動電圧を常時印加し、タッチ検出用信号出力部は、選択したセグメント電極に対し、タッチ検出用信号を前記液晶駆動電圧に重畳させて印加する。
これにより、液晶表示画面の表示状態に影響（例えば、表示のチラツキなど）を与えることなく、タッチ位置を検出することができる。
【００１４】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記タッチ信号検出部は、前記セグメント電極の全ての電極からタッチ信号を検出するように構成され、前記タッチ位置判定部は、前記タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極を除く、他のセグメント電極で検出したタッチ信号を基に、タッチ位置の判定を行うように構成されたこと、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、タッチ信号検出部は、全てのセグメント電極のタッチ信号を検出する。この場合に、タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極については、このセグメント電極から検出されたタッチ信号を除外し、他のセグメント電極で検出されたタッチ信号を基に、タッチ位置を判定する。
これにより、タッチ信号検出部の回路構成を簡略化できる。
【００１５】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記セグメント電極に代えて、前記コモン電極によりタッチ位置を検出することを、特徴とする。
これにより、セグメント電極と直角の方向のタッチ位置が検出できるようになる。
【００１６】
また、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、前記液晶表示装置はＴＦＴ液晶表示装置で構成され、前記セグメント電極に代えて、前記ＴＦＴ液晶表示装置のソースラインを使用して構成されたことを、特徴とする。
これにより、ＴＦＴ液晶表示装置においても、本発明の技術思想が適用できる。
【００１７】
また、本発明のタッチ検出方法は、液晶相の面上に平行に配列された複数の平面状の電極により前記液晶相を表示駆動する液晶表示装置に、タッチパネル機能を付加したタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ検出方法であって、前記液晶表示装置の表示画面上を人間の指を含む誘電体または導電体等の物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした表示画面の部分に対応する位置の前記平面状の電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出すること、を特徴とする。
上記手順を含む本発明のタッチ検出方法では、従来の液晶表示装置が備える電極をそのまま利用し、人間の指が表示画面にタッチした時の電極間の静電容量の変化を検出して、タッチ位置を検出する。
これにより、従来のタッチパネルが不要になる為、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【００１８】
また、本発明のタッチ検出方法は、前記液晶相の一方の面側に、セグメント電極となる透明電極を複数配列し、他方の面側に、コモン電極となる透明電極を前記セグメント電極と直交する方向に複数配列した、ＳＴＮ液晶表示装置を使用すると共に、前記液晶表示装置の表示画面上を前記物体がタッチした場合に、前記物体がタッチした位置に対応する前記セグメント電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチ位置を検出すること、を特徴とする。
上記手順を含む本発明のタッチ検出方法では、ＳＴＮ液晶表示装置において、表示画面上を物体がタッチした場合に、タッチした位置に対応するセグメント電極間の静電容量の変化を検出して、タッチ位置を検出する。
これにより、ＳＴＮ液晶表示装置において、セグメント電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できるようになる。このため、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【００１９】
また、本発明のタッチ検出方法は、前記各セグメント電極に液晶相を表示駆動する液晶駆動電圧を印加するＬＣＤ駆動手順と、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加するタッチ検出用信号出力手順と、前記各セグメント電極から１または複数のセグメント電極を選択して、前記タッチ検出用信号を、前記タッチした物体を介してタッチ信号として検出するタッチ信号検出手順と、前記タッチ信号検出手順により検出されたタッチ信号を基に、前記物体のタッチ位置を判定するタッチ位置判定手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む本発明のタッチ検出方法では、ＬＣＤ駆動手順により、各セグメント電極に液晶駆動電圧を印加する。また、タッチ検出用信号出力手順により、セグメント電極を選択して、このセグメント電極に対し物体のタッチ位置を検出するためのタッチ検出用信号を印加する。そして、タッチ信号検出手順により、選択したセグメント電極（例えば、タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極に隣接する電極）から、タッチ信号を検出し、物体のタッチ位置を判定する。
これにより、ＳＴＮ液晶表示装置において、セグメント電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できるようになる。このため、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の携帯端末は、上記のいずれかに記載のタッチパネル一体型液晶表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、携帯端末の薄型化と軽量化とを図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置においては、従来の液晶表示装置の電極をそのまま利用してタッチ位置を検出できるようにしたので、これにより、従来のタッチパネルが不要になり、タッチパネル一体型液晶表示装置の薄型化と、回路の簡略化によるコストダウンを図ることができる。また、表示画面への軽いタッチで入力操作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
［タッチパネル一体型液晶表示装置の構造の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係わるタッチパネル一体型液晶表示装置の構造を示す図である。図１に示す構成自体は、従来の単純マトリクス方式の構造と同じである。本発明においては、従来の液晶表示装置が備えるＩＴＯ電極等のハードウェアをそのまま利用し、液晶表示装置にタッチパネル機能を一体として組み込むところに特徴がある。
【００２４】
図１に示す構成は一般的な液晶表示装置の構成と同じであり、周知のものであるが、一応簡単にだけ説明しておく。
図１（Ａ）は、タッチパネル一体型液晶表示装置の正面図を示しており、図１（Ｂ）は、断面図を示している。
【００２５】
図１（Ｂ）に示すように、タッチパネル一体型液晶表示装置は、下側から順番に、下遮光板１１、Ｂガラス１２、下透明電極１３、液晶相１４、上透明電極１５、Ａガラス１６、上遮光板１７を積層して構成されている。なお、下透明電極１３はＢガラス１２の上側に形成されており、また、上透明電極１５はＢガラス１２の下側に形成されている。また、液晶相１４は、Ｂガラス１２と、Ａガラス１６と、封止剤１８で形成された空間内に充填されている。
【００２６】
また、図１（Ａ）に示すように、コモン電極となる複数の下透明電極（コモン電極）ＣＯＭ１〜ＣＯＭ６と、セグメント電極となる複数の上透明電極（セグメント電極）ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５が、直交してマトリックス状に配列された構造となっている。
【００２７】
図１（Ａ）に示す例では、コモン電極が６個、セグメント電極が５個の例を示しているが、実際には微小な間隔（例えば、数１００μ）で多数の電極が配列されている。
【００２８】
なお、以降、下透明電極をコモン電極と呼び、上透明電極をセグメント電極と呼ぶ。また、コモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ６を総称する場合はコモン電極１３と呼び、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５を総称する場合はセグメント電極１５と呼ぶ。
【００２９】
図１（Ａ）において、ドライバーＩＣ２１は、各コモン電極１３とコモン配線２２により接続され、各セグメント電極１５とセグメント配線２３により接続されている。ドライバーＩＣ２１は、選択したコモン電極１３に対して液晶駆動電圧を印加すると共に、選択したセグメント電極１５に対して液晶駆動電圧を印加する。これにより、選択したコモン電極１３と選択したセグメント電極１５の交点の部分、例えば、符号ａで示す部分が点灯する。なお、セグメント電極１５およびコモン電極１３に印加される信号波形を図５（Ａ）に示す。
【００３０】
［本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ検出原理の説明］
次に、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ検出原理について説明する。図２は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ検出原理について説明するための図である。
【００３１】
図２（Ａ）に示すように、セグメント電極ＳＥＧ１、ＳＥＧ２、ＳＥＧ３間に電位差が生じた場合は、セグメント電極間に電界Ｅが発生する。すなわち、セグメント電極間に静電誘導が起こるが、セグメント電極ＳＥＧ１、ＳＥＧ２、ＳＥＧ３間には対向する面が殆どなく、セグメント電極間の結合静電容量は極めて少ない。このため、一方のセグメント電極に印加された電圧により、隣接するセグメント電極が受ける影響は極めて少ない。
【００３２】
しかしながら、図２（Ｂ）に示すように、指２４などで上遮光板１７をタッチすると、セグメント電極ＳＥＧ１、ＳＥＧ２、ＳＥＧ３と指２４との間に結合静電容量Ｃが発生する。この結合静電容量Ｃにより、指２４の近傍に位置するセグメント電極ＳＥＧ１、ＳＥＧ２、ＳＥＧ３間では相互に結合静電容量Ｃの影響を受けることになる。（なお、タッチ検出の対象物としては、人間の指に限らず、誘電体や導電体であってもよい。）
【００３３】
このため、例えば、１つのセグメント電極ＳＥＧ１に指タッチを位置を検出するためのタッチ検出用信号（例えば、所定周波数の高周波信号）を印加する。そして、隣接するセグメント電極ＳＥＧ２、または近傍のセグメント電極ＳＥＧ３において、結合静電容量Ｃを通してタッチ信号を検出する構成とする。これにより、人間の指２４が、タッチ検出用信号を印加したセグメント電極ＳＥＧ１の上部またはその近傍をタッチした場合、隣接するセグメント電極ＳＥＧ２または近傍のセグメント電極ＳＥＧ３において、タッチ信号を検出することができる。
【００３４】
また、上記検出方法においては、セグメント電極間でタッチ検出用の信号を検出するため、図１（Ａ）に示すＸ方向についてのみ、タッチ位置を検出できることになる。従って、セグメント電極１５とコモン電極１３の上下の位置関係を変更することにより、Ｙ方向のタッチ位置を検出することができるようになる。
【００３５】
さらに、セグメント電極１５とコモン電極１３の両方でタッチ位置を検出するようにすれば、Ｘ，Ｙの両方向について、タッチ位置を検出できるようになる。
【００３６】
但し、図１に示す構造において、セグメント電極１５によりＸ方向、コモン電極１３によりＹ方向のタッチ位置を検出する場合は、コモン電極１３と指２４との距離が、セグメント電極１５と指２４との距離より長くなる。このため、コモン電極１３におけるタッチ信号のレベルは、セグメント電極１５におけるタッチ信号のレベルよりも小さくなるので、必要に応じて感度調整、ノイズ対策等を行い、位置検出を行い得る。
【００３７】
また、図２に示す例では、ＳＴＮ液晶表示装置（Super-twisted nematic display）におけるタッチ検出方法について説明したが、本発明のタッチ検出方法は、ソース電極とゲートとで構成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示装置についても適用できるものである。すなわち、ＴＦＴ液晶表示装置のソース電極間において、タッチ検出用信号の印加と、タッチ信号の検出とを行うことにより、タッチ位置を検出できるようになる。
【００３８】
［タッチパネル一体型液晶表示装置の回路構成の説明］
（第１の回路構成例）
次に、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の回路構成例について説明する。
図３は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第１の回路構成例を示す図であり、本発明に直接関係する部分を示したものである。
【００３９】
図３に示すように、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置では、ＬＣＤ（液晶）駆動部４０と、タッチ検出用信号出力部５０と、タッチ信号検出部６０、制御部３１と、制御部３１内のタッチ位置判定部３２とを備える。ＬＣＤ駆動部４０と、タッチ検出用信号出力部５０と、タッチ信号検出部６０とは、図１に示すドライバーＩＣ２１内に設備されている。
【００４０】
制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含み、ＬＣＤ駆動部４０と、タッチ検出用信号出力部５０と、タッチ信号検出部６０の動作を制御して、タッチ位置の検出処理を行う。
【００４１】
ＬＣＤ駆動部４０は、セグメント電極１５の各電極に対応する複数の出力バッファ回路４１で構成されている。出力バッファ回路４１の出力側は、スイッチブロックＳ１内の対応するスイッチを介して、セグメント電極１５の電極端子部１９に接続されている。この出力バッファ回路４１は、セグメント電極１５に液晶駆動電圧を印加するための回路である。スイッチブロックＳ１内のスイッチは、液晶表示装置に表示を行わせる場合は全体としてＯＮになり、液晶表示装置において表示を行わせない場合は全体としてＯＦＦとなる。
【００４２】
また、タッチ検出用信号出力部５０は、セグメント電極１５の各電極に対応する複数の出力バッファ回路５１で構成される。出力バッファ回路５１の出力側は、スイッチブロックＳ２内の対応するスイッチを介して、セグメント電極１５の電極端子部１９に接続されている。この出力バッファ回路５１は、セグメント電極１５に対して印加するタッチ検出用信号（例えば、所定周波数の高周波信号）を出力する。スイッチブロックＳ２のスイッチをＯＮにすることにより、当該スイッチに接続されたセグメント電極にタッチ検出用信号が印加される。
【００４３】
タッチ信号検出部６０は、セグメント電極１５の各電極に対応する複数の入力バッファ回路６１で構成される。タッチ信号検出部６０内の入力バッファ回路６１の入力側は、スイッチブロックＳ３内の対応するスイッチを介して、セグメント電極１５の電極端子部１９に接続されている。スイッチブロックＳ３は、選択したセグメント電極１５からのタッチ信号を入力バッファ回路６１に入力するための、ＯＮ、ＯＦＦスイッチである。また、タッチ信号検出部６０は、検出したタッチ信号をタッチ位置判定部３２に送信し、タッチ位置判定部３２は、タッチ信号検出部６０により検出されたタッチ信号を基に、人間の指などのタッチ位置を判定する。
【００４４】
なお、スイッチブロックＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、回路動作を分かりやすく説明するために、機械的なスイッチの記号で示しているが、実際にはアナログスイッチなどによりスイッチ機能を実現することができる。また、後述する例に示すように、スイッチ自体を省略する場合もある。
【００４５】
上記構成において、ＬＣＤ駆動部４０に接続されるスイッチブロックＳ１内のスイッチのＯＮ、ＯＦＦ（スイッチ全体としてＯＮ、ＯＦＦ）を交互に行い、液晶表示駆動とタッチ位置の検出を間欠的に行う場合の例について説明する。
【００４６】
液晶表示駆動を間欠的に行う場合は、スイッチブロックＳ１内のスイッチが全てＯＦＦになり、液晶表示駆動が行われていない位置検出期間にタッチ位置の検出を行う。この場合、スイッチブロックＳ２内のスイッチを選択してＯＮにすることにより、セグメント電極１５にタッチ検出用信号を印加する。そして、スイッチブロックＳ３内のスイッチを選択してＯＮにすることにより、タッチ検出用信号が印加されていないセグメント電極１５から出力されるタッチ信号を検出する。
【００４７】
例えば、図４（Ａ）に示すように、スイッチブロックＳ１内のスイッチがＯＦＦの期間（位置検出期間）に、スイッチブロックＳ２内のスイッチＳ２ａをＯＮにし、セグメント電極ＳＥＧ３にタッチ検出用信号を印加する。また、スイッチブロックＳ３内のスイッチＳ３ａ、Ｓ３ｃ（スイッチＳ２ａに接続されたスイッチＳ３ｂに隣接するスイッチ）をＯＮにすると共に、他のスイッチをＯＦＦにする。これにより、セグメント電極ＳＥＧ２、ＳＥＧ３、ＳＥＧ４が配置された表示画面の部分に指がタッチされた場合に、Ｓ３ａ、Ｓ３ｃを介して、タッチ信号を検出できる。
【００４８】
なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す回路のセグメント電極ＳＥＧ３に印加される信号電圧波形を模式的に示したものである。図に示すように、ＬＣＤ表示区間Ｔｄｓｐにおいては、液晶駆動電圧Ｖｅが印加され、位置検出期間Ｔｄｅｔにおいては、タッチ検出用信号出力部５０から出力されるタッチ検出用信号Ｓｔが印加される。
【００４９】
また、図５は、セグメント電極１５およびコモン電極１３に印加される信号電圧波形をより具体的に示したものである。図５（Ａ）は、通常時の液晶駆動電圧の波形を示しており、図５（Ｂ）は、タッチ位置検出時の液晶駆動電圧の波形を示している。
【００５０】
図５（Ａ）に示すように、通常の液晶駆動の場合は、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５およびコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４に印加される液晶駆動電圧は、１フレーム単位（期間Ｔ１ｆ）で繰り返される。
【００５１】
また、図５（Ｂ）に示すように、タッチ位置検出時には、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５およびとコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４に液晶駆動電圧が印加される液晶表示区間Ｔｄｓｐと、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５にタッチ検出用信号ａが印加される位置検出期間Ｔｄｅｔとが交互に繰り返される。なお、位置検出期間Ｔｄｅｔにおいて、コモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４側は、信号が印加されない信号不定期間Ｔｕｓとなる。
【００５２】
位置検出期間Ｔｄｅｔにおいては、ＬＣＤ駆動部４０から出力される液晶駆動電圧のセグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５への印加を停止し、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５に対して順番にタッチ検出用信号ａを印加する。すなわち、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ５に順番にタッチ検出用信号ａを印加しながら、タッチ信号を検出する。
【００５３】
そして、ＳＥＧ４にタッチ検出用信号ａを印加し、ＳＥＧ４が配置された表示画面の部分またはその近傍に指がタッチされた場合、この指を介して隣接するセグメント電極ＳＥＧ５にタッチ信号ｂが生じる。これにより、ＳＥＧ４の上部またはその近傍に指がタッチされたこと検出することができる。
【００５４】
以上、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第１の回路構成例について説明したが、スイッチブロックＳ２と、スイッチブロックＳ３におけるスイッチの選択と投入順序の方法（スキャン方法）には、種々の方法を用いることができる。
【００５５】
例えば、スイッチブロックＳ２内のスイッチを上から順番にＯＮとし、スイッチブロックＳ３では、Ｓ２内のＯＮになったスイッチに接続されるＳ３内のスイッチをＯＦＦとし、このＯＦＦになったスイッチに隣接するスイッチまたは近傍のスイッチをＯＮにする。
【００５６】
また、セグメント電極１５間の距離（例えば、数１００μ）は指の大きさに比べて著しく小さい。このため、複数のセグメント電極ごとに１つのセグメント電極を選択し、この選択したセグメント電極に、タッチ検出用信号を印加するようにしてもよい。タッチ信号は、タッチ検出用信号が印加されたセグメント電極に隣接するセグメント電極、または近傍に位置するセグメント電極から検出するようにする。
【００５７】
また、図６に示すように、スイッチブロックＳ２内の２つのスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂをＯＮとし、スイッチブロックＳ３内の２つのスイッチＳ３ａ、Ｓ３ｂをＯＮにするなど、所定の個数のグループ単位で、スイッチをＯＮ、ＯＦＦするようにしてもよい。
【００５８】
（第２の回路構成例）
また、図７は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第２の回路構成例を示す図である。図７に示すタッチパネル一体型液晶表示装置は、図３に示す第１の回路構成においてスイッチブロックＳ３を省略した例であり、他の構成は同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図７に示す回路構成では、スイッチブロックＳ３がないため、スイッチブロックＳ２から出力されるタッチ検出用信号が、そのままタッチ信号検出部６０の入力となる。このため、タッチ信号検出部６０においては、セグメント電極１５により検出されたタッチ信号のうち、スイッチブロックＳ２のスイッチＳ２ａ（ＯＮしているスイッチ）に接続されたセグメント電極ＳＥＧ３から検出したタッチ信号を無視するように動作する。
【００６０】
これは、制御部３１側において、スイッチブロックＳ２内のスイッチＳ２ａがＯＮしていることが予め分かっており、タッチ位置判定部３２では、この情報を基に、セグメント電極ＳＥＧ３から検出したタッチ信号を除外してタッチ位置の判定を行う。
【００６１】
図７に示す構成例においては、スイッチブロックＳ３を省略することができ、その分、ハードウェア構成を簡略化できる。
【００６２】
（第３の回路構成例）
また、図８は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第３の回路構成例を示す図である。図８に示すタッチパネル一体型液晶表示装置は、図３に示す第１の回路構成においてスイッチブロックＳ１を省略した例であり、他の構成は同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
図８に示す回路構成では、スイッチブロックＳ１がないため、各セグメント電極１５には、液晶駆動電圧が常時印加されることになる。
【００６４】
また、スイッチブロックＳ２内のスイッチＳ２ａがＯＮであるため、セグメント電極ＳＥＧ３には、ＬＣＤ駆動部４０から出力される液晶駆動電圧と、タッチ信号検出部６０から出力されるタッチ検出用信号とが同時に印加されることになる。
【００６５】
例えば、図９は、セグメント電極ＳＥＧ３に印加されるタッチ検出用信号を模式的に示した図であり、図に示すように、位置検出期間Ｔｄｅｔにおいては、液晶駆動電圧Ｖｅに重畳する形で、タッチ検出用信号Ｓｔが印加される。
【００６６】
図８に示す構成例においては、スイッチブロックＳ１を省略することができ、その分、ハードウェア構成を簡略化できる。
【００６７】
［本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置を使用した機器の例］
次に、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置を使用した機器の例について説明する。
【００６８】
図１０は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置を備える携帯端末の例を示す図である。例えば、携帯電話やＰＤＡ等である。
【００６９】
図１０（Ａ）に示す携帯端末７１は、液晶表示画面７２上のＸ方向（図１に示すセグメント電極の配列方向）に、押しボタン表示部７３、７４、７５、７６を配置したものである。この押しボタン表示部７３、７４、７５、７６の内の所望の押しボタンを指でタッチすると、タッチされた押しボタンの位置は、セグメント電極により検出された指の位置とそれに対応したボタンの座標から、どのボタンが押されたのかを判断される。
【００７０】
これにより、タッチされたボタンを識別して、該ボタンに対応する処理を行うことができる。
【００７１】
図１０（Ｂ）に示す携帯端末８１は、液晶表示画面８２上のＸ方向（図１に示すセメント電極の配列方向）に、音量調整を行うための音量調整ボリューム表示部８３を配置したものである。この音量調整ボリューム表示部８３の所望の位置（Ｘ方向の位置）を指でタッチすることにより、タッチされた位置がセグメント電極により検出できる。
【００７２】
これにより、音量調整ボリューム表示部８３上のタッチされた位置を検出して、音量調整を行うことができる。
【００７３】
このように、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置を携帯端末に使用することにより、携帯端末の薄型化と軽量化を図ることができるようになる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係わるタッチパネル一体型液晶表示装置の構造を示す図である。
【図２】本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置におけるタッチ位置検出原理について説明するための図である。
【図３】本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第１の回路構成例を示す図である。
【図４】図３に示す回路におけるスイッチの投入動作の第１の例を示す図である。
【図５】セグメント電極およびコモン電極に印加される信号波形をより具体的に示した図である。
【図６】図３に示す回路におけるスイッチの投入動作の第２の例を示す図である。
【図７】本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第２の回路構成例を示す図である。
【図８】本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置の第３の回路構成例を示す図である。
【図９】図８に示す回路におけるセグメント電極に印加される電圧波形を示す図である。
【図１０】本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置を使用した携帯端末の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１１・・・下遮光板、１２・・・Ｂガラス、１３・・・下透明電極（コモン電極）、１４・・・液晶相、１５・・・上透明電極（セグメント電極）、１６・・・Ａガラス、１７・・・上遮光板、１８・・・封止剤、１９・・・電極端子部、２１・・・ドライバーＩＣ、２２・・・コモン配線、２３・・・セグメント配線、２４・・・人間の指、３１・・・制御部、３２・・・タッチ位置判定部、４０・・・ＬＣＤ駆動部、４１・・・出力バッファ回路、５０・・・タッチ検出用信号出力部、５１・・・出力バッファ回路、６０・・・タッチ信号検出部、６１・・・入力バッファ回路、７１・・・携帯端末、７３・・・液晶表示画面、７３、７４、７５、７６・・・ボタン表示部、８１・・・携帯端末、８２・・・液晶表示画面、８３・・・音量調整ボリューム表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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