(57)【要約】【課題】検出用配線の抵抗が高い場合に、タッチ位置が検出用配線の一端から離れるに従って発振周期が偏差しても、正確にタッチ位置を検出することができるタッチパネルを得る。【解決手段】検出用配線の一端または他端を選択して、発振回路２１に順次接続し、発振回路２１が出力する信号の発振周期を計数回路２３ａ、２３ｂにおいて計数し、検出用配線の一端または他端を発振回路２１に接続したときの双方の発振周期に基づいて、タッチ位置算出回路２４においてタッチ位置を算出することにより、発振周期の偏差を抑えて、正確にタッチ位置を算出した。【選択図】図４
2009042974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列方向に形成された複数の検出用配線を有し、指示体がタッチするタッチスクリーンと、
前記検出用配線を順次選択し、かつ、選択された前記検出用配線の一端または他端のいずれかの接続端を順次選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路により選択された前記接続端を介して前記検出用配線に接続され、前記指示体と前記検出用配線との間に形成される静電容量に応じて発振周期が変化する発振回路と、
前記検出用配線の一端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期と他端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期の双方に基づいて前記検出用配線の検出結果を順次求め、複数の前記検出用配線の前記検出結果に基づいて前記指示体のタッチ位置を算出するタッチ位置演算回路と、
を備えたタッチパネル。
【請求項２】
タッチ位置演算回路は、検出用配線の一端を接続したときの発振周期と他端を接続したときの発振周期とを平均して前記検出用配線の検出結果を求めることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
行方向または列方向のどちらか一方を第１の方向、他方を第２の方向としたとき、タッチ位置演算回路は、前記第１の方向の検出用配線のタッチ位置を算出し、前記第１の方向の前記検出用配線における一端および他端を接続したときの発振周期の比に応じて、前記第２の方向の概略タッチ位置を推定し、前記第２の方向の検出用配線については、前記概略タッチ位置の近傍の前記検出用配線を優先的に発振回路へ接続するようスイッチ回路を制御することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項４】
所定数の検出用配線を並列接続した検出用配線群と、
行列方向に形成された複数の前記検出用配線群を有し、指示体がタッチするタッチスクリーンと、
前記検出用配線群を順次選択し、かつ、選択された前記検出用配線群の一端または他端のいずれかの接続端を順次選択するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路により選択された前記接続端を介して前記検出用配線群に接続され、前記指示体と前記検出用配線群との間に形成される静電容量に応じて発振周期が変化する発振回路と、
前記検出用配線群の一端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期と他端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期の双方に基づいて前記検出用配線群の検出結果を順次求め、複数の前記検出用配線群の前記検出結果に基づいて前記指示体のタッチ位置を算出するタッチ位置演算回路と、
を備えたタッチパネル。
【請求項５】
タッチ位置演算回路は、検出用配線群の一端を接続したときの発振周期と他端を接続したときの発振周期とを平均して前記検出用配線群の検出結果を求めることを特徴とする請求項４記載のタッチパネル。
【請求項６】
行方向または列方向のどちらか一方を第１の方向、他方を第２の方向としたとき、タッチ位置演算回路は、前記第１の方向の検出用配線群のタッチ位置を算出し、前記第１の方向の前記検出用配線群における一端および他端を接続したときの発振周期の比に応じて、前記第２の方向の概略タッチ位置を推定し、前記第２の方向の検出用配線群については、前記概略タッチ位置の近傍の前記検出用配線群を優先的に発振回路へ接続するようスイッチ回路を制御することを特徴とする請求項４記載のタッチパネル。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッチパネルと、液晶表示パネルとを備えた表示装置。
【請求項８】
タッチスクリーンが液晶表示パネルの前面側に粘着されていることを特徴とする請求項７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、タッチパネル及びタッチパネルを備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指などによるタッチを検出してその位置座標を特定するタッチパネルは、優れたユーザーインタフェース手段の一つとして注目されており、抵抗膜方式や静電容量方式などの種々の方式によるタッチパネルが製品化されている。
【０００３】
静電容量方式の一つとして、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側を数ｍｍ厚程度のガラス板等の保護板で覆った場合でもタッチ検出が可能なＰＣＴ（Projected Capacitive Touchscreen）方式がある。この方式は保護板を前面に配置できるので堅牢性に優れる点、手袋装着時でもタッチ検出が可能である点、可動部が無いため長寿命である点などの利点を有している。
【０００４】
例えば下記特許文献１記載のＰＣＴ方式を用いたタッチパネルのタッチスクリーンの構成は、静電容量を検出するための検出導体として、薄い誘電膜に形成された第１シリーズの導体エレメントと、絶縁膜を隔て形成された第２シリーズの導体エレメントを備えており、各導体エレメント間には電気的接触はなく複数の交点を形成している。導体エレメントとして最適な材料は、例えば銀などの金属材料である。また、表示上その可視性が問題となり、可視性を低くする場合には酸化インジウムが用いられる。また、導体エレメントに変えて、１０〜２０μｍの細い電線も使用できる。
【０００５】
また、静電容量を検出する導体エレメントは出力線、マルチプレクサを介して容量制御オシレータに接続される。その出力は除算器でカウントされて、容量検出データとされる。
【０００６】
【特許文献１】特表平９−５１１０８６号公報（７頁１９行〜８頁４行、８頁２３行〜９頁６行、１３頁４行〜１２行、図１、図２、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなタッチパネルの容量制御オシレータとしては弛張発振器を用いることができる。弛張発振器は抵抗素子及び容量素子の充放電時定数により発振周期が概ね決まるが、この容量素子の一部を検出用配線と使用者の指など（以降、指示体と記す）との間に形成される静電容量（以降、タッチ容量と記す）によって構成することにより、指示体によるタッチが生じた場合に検出用配線と指示体との間に形成されるタッチ容量に応じて、弛張発振器の発振周期に変化が生じる。この発振周期の変化量を検出することによりタッチ容量を検出し、タッチの有無やその位置（以降、タッチ位置と記す）を判定することが可能となる。
【０００８】
検出用配線の可視性を低減するために、例えばITO（Indium Tin Oxide）などの透明配線材料を用いた場合、銀や銅などの導電率の高い金属材料よりも検出用配線の抵抗が高くなる。この場合、タッチ位置が検出端から離れるに従って、検出用配線の抵抗は極めて高くなるため、タッチ容量による発振周期の変化量が小さくなり、特に大型（ここで言う大型とは１０インチ程度以上）のタッチパネルにおいてはタッチ容量の検出が困難なため、タッチ位置を正確に検出できないといった問題点があった。
【０００９】
検出用配線の抵抗を下げるためには検出用配線の幅を広くすることが考えられるが、タッチパネルは表示装置の前面に装着されるため、表示光の透過率の低下を抑えるためには、たとえ検出用配線に透明配線材料を使用しても検出用配線の幅の広さには制約が生じる。また、検出用配線の幅を広くするとタッチ位置の検出分解能が粗くなってしまうという問題点もあった。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、検出用配線の抵抗が大きい場合であっても確実にタッチ容量を検出してタッチ位置を判定できるタッチパネルを得ることを目的とする。
【００１１】
また、高抵抗な透明配線材料を用いて検出用配線を形成しても、検出用配線の幅を必要以上に広げることなく、表示光の透過率の低下を抑えることのできるタッチパネルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るタッチパネルは、行列方向に形成された複数の検出用配線を有し、指示体がタッチするタッチスクリーンと、前記検出用配線を順次選択し、かつ、選択された前記検出用配線の一端または他端のいずれかの接続端を順次選択するスイッチ回路と、前記スイッチ回路により選択された前記接続端を介して前記検出用配線に接続され、前記指示体と前記検出用配線との間に形成される静電容量に応じて発振周期が変化する発振回路と、前記検出用配線の一端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期と他端を前記発振回路に接続したときの前記発振周期の双方に基づいて前記検出用配線の検出結果を順次求め、複数の前記検出用配線の前記検出結果に基づいて前記指示体のタッチ位置を算出するタッチ位置演算回路とを備えた。
【発明の効果】
【００１３】
検出用配線の抵抗が大きい場合であっても、検出用配線の一端および他端を接続したときの双方の発振周期に基づいてタッチ位置を算出しているため、検出用配線の一端のみを発振回路に接続した場合にタッチ位置が他端に行くに従って生じる発振周期の偏差を抑えることができ、正確にタッチ位置を算出できるという効果がある。
【００１４】
また、検出用配線の抵抗が大きい場合であっても正確にタッチ位置を算出できるため、高抵抗な透明配線材料を用いて検出用配線を形成しても、配線幅を必要以上に広げることなく、表示光の透過率の低下を抑えることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおけるタッチスクリーンの構成を示す平面図であり、図２はその部分斜視断面図である。以下、図面を参照して構成について説明する。なお、以下の各実施の形態において、図中、図１と同一符号は、同一または相当の構成を示す。
【００１６】
図１に示すように、タッチスクリーン１は、列方向（図１中、ｙ方向）に伸在し所定ピッチで平行配列された検出用列配線２と、行方向（図１中、ｘ方向）に伸在し所定ピッチで平行配列された検出用行配線３を備えている。所定本数の検出用列配線２は、それぞれ上端及び下端で接続用配線４により共通に電気的に接続され、検出用列配線群６を構成している。同様に所定本数の検出用行配線３は、それぞれ左端及び右端で接続用配線５により共通に電気的に接続され、検出用行配線群７を構成している。なお、図１では所定本数が５本の場合の例を示している。さらに、所定本数の検出用列配線群６が平行配列されており、所定本数の検出用行配線群７も平行配列されている。図１では検出用列配線群６および検出用行配線群７（以降、検出用配線群と記す）を一部省略しているが、後述のとおり本実施の形態１では検出用配線群の所定本数を各々８系統（本）としている。検出用配線群は引き出し配線８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂにより端子１０に接続している。指示体がタッチスクリーン１にタッチしたとき、検出用配線群を構成する検出用列配線２及び検出用行配線３（以降、検出用配線と記す）と指示体との間にタッチ容量が形成される。検出用配線群の本数や配線ピッチ、そしてこれら検出用配線群を構成する検出用配線の本数や配線幅や配線ピッチは、タッチパネルのタッチ位置の要求分解能から適宜選択することができる。
【００１７】
ここで、検出用配線群を複数の検出用配線から構成するのではなく、１本のいわゆるベタ配線とすると、タッチ容量は大きく確保できるものの、検出用配線間のスリット状開口部の面積が小さくなるため、表示パネルの前面にタッチパネル１を配置して使用するにあたって、その表示光の透過を妨げ、表示光の透過率を低下させてしまう。そこで、本実施の形態１では、検出用配線群を複数の検出用配線から構成して、検出用配線の間のスリット状開口部の面積を大きくとることで、表示光の透過率の低下を抑制している。
【００１８】
図２を参照して、タッチスクリーン１の層構成を説明する。上面は透明なガラスや樹脂からなる透明基板（以降、ベース基板１２と記す）であり、ベース基板１２の裏面には、ＩＴＯなどの透明配線材料からなる検出用列配線２が形成される。その下には、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の透明な層間絶縁膜１３が形成され、その裏面に透明配線材料からなる検出用行配線３が形成される。さらにその下に、層間絶縁膜１３同様にＳｉＮ等の透明な保護膜１４が形成される。なお、検出用列配線２と検出用行配線３の位置を逆とし、ベース基板１２の裏面に検出用行配線３を形成し、層間絶縁膜１３の裏面に検出用列配線２を形成しても良い。
【００１９】
図３は本発明の実施の形態１によるタッチパネルの全体構成図である。タッチスクリーン１の端子１０（図３には図示せず、図１参照のこと）にＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１７の端子がＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）などを用いることにより実装され、ＦＰＣ１７を介して検出用配線群の端部とコントローラ基板１８とが電気的に接続されることによりタッチパネルとして機能する。コントローラ基板１８には、タッチ容量の検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置の算出の処理を行う検出処理回路１９が搭載されており、検出処理回路１９にて算出されたタッチ位置を外部のコンピュータなどに出力する。
【００２０】
図４は本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおけるタッチ位置算出動作のブロック図を示している。なお、本実施の形態１では検出用列配線群６、検出用行配線群７の本数を各々８系統（図４中、Ｗｃ１〜Ｗｃ８、Ｗｒ１〜Ｗｒ８）として構成した場合につき説明する。
【００２１】
検出処理回路１９（図４には図示せず、図３参照のこと）は、第１のスイッチ回路（以降、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと記す）、発振回路２１、計数回路２３ａ、２３ｂ、タッチ位置算出回路２４、検出制御回路２５を備えている。さらに検出処理回路１９において、計数回路２３ａ、２３ｂ、タッチ位置算出回路２４及び検出制御回路２５をタッチ位置演算回路２６と呼び、発振回路２１が出力する発振出力信号に基づき指示体のタッチ位置の演算を行っている。また、検出用発振回路２２は、検出用列配線群６、検出用行配線群７、アナログ・マルチプレクサ回路２０a，２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び発振回路２１を備えている。
【００２２】
各検出用列配線群６の一端（図４中、上端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ａに、また、他端（図４中、下端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ｂに接続している。同様に、各検出用行配線群７の一端（図４中、左端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ｃに、また、他端（図４中、右端）は、８：１に切り替えるアナログ・マルチプレクサ回路２０ｄに接続している。そして、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは発振回路２１に接続している。ここで、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ，２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは検出制御回路２５からの指示により接続が選択され、検出用配線群と発振回路２１との接続を１配線群ずつ順次切り替える。
【００２３】
発振回路２１は計数回路２３ａに接続しており、発振回路２１が出力する発振出力信号が計数回路２３ａに入力される。計数回路２３ａ、２３ｂは発振回路２１が出力する発振出力信号を所定の計数値となるまで計数して、計数を開始してから所定計数値となるまでの期間（時間）を求め、この期間を発振周期検出結果としてタッチ位置算出回路２４に対して出力する。この発振周期検出結果をもとに、タッチ位置算出回路２４においてタッチ位置が算出される。なお、発振回路２１、計数回路２３ａ、２３ｂ、タッチ位置算出回路２４はそれぞれ検出制御回路２５と接続している。このように、発振回路２１の発振周期の変化に応じて、検出用列配線群６と指示体との間の静電容量Ｃｔｃ、及び検出用行配線群７と指示体との間の静電容量Ｃｔｒを算出する構成となっている。
【００２４】
図５は本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける発振回路２１の回路構成と検出用配線群との接続を示す回路図である。本実施の形態１では、発振回路２１は、オペアンプ回路３０を使用して構成し、また、４：１に接続を切り替える第２のスイッチ回路（以下アナログ・マルチプレクサ回路３１と記載）を備えている。なお、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄ、３１をスイッチ回路と総称する。
【００２５】
なお、図５では、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄにて８系統の中から選択された１系統の検出用列配線群６、検出用行配線群７のみ示されており、また、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄは省略している。図５中、Ａは検出用列配線群６上のタッチ位置（以降、タッチ列座標と記す）を示し、Ｂは検出用行配線群７上のタッチ位置（以降、タッチ行座標と記す）を示している。アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｂにて選択された検出用列配線群６の上端Ｔａ側は接続端子３２ａと、下端Ｔｂ側は接続端子３２ｂと、アナログ・マルチプレクサ回路２０ｃ〜２０ｄにて選択された検出用行配線群７の左端Ｔｃ側は接続端子３２ｃと、右端Ｔｄ側は接続端子３２ｄと接続している。アナログ・マルチプレクサ回路３１は、検出用列配線群６の上端Ｔａ、下端Ｔｂ、検出用行配線群７の左端Ｔｃ、右端Ｔｄという４つの接続端の中から１つの接続端を選択してオペアンプ回路３０の反転入力端に接続している。
【００２６】
オペアンプ回路３０の非反転入力端とグランドとの間には抵抗Ｒａが、また非反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒｂがそれぞれ接続される。また、オペアンプ回路３０の反転入力端とグランドとの間にはコンデンサＣ１が、また反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒ１がそれぞれ接続される。このようにオペアンプ回路３０を使用して、いわゆる弛張発振回路が構成される。この発振回路２１は出力飽和電圧から抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１のほか、検出用列配線群６の抵抗（または検出用行配線群７の抵抗）、及びタッチ容量Ｃｔｃ（またはＣｔｒ）により構成される検出用帰還路３５により充放電が行われることにより発振する。そして出力端子３３から発振出力信号が出力される。
【００２７】
端子３４から入力される検出制御回路２５の指示によりアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続が切り替えられると、接続端子３２ａ〜３２ｄとオペアンプ回路３０の反転入力端との接続が切り替えられる。スイッチ回路を切替えることにより、検出用列配線群６の上端Ｔａ、下端Ｔｂ、検出用行配線群７の左端Ｔｃ、右端Ｔｄという４つの接続端のいずれか１つがオペアンプ回路３０の反転入力端に電気的に接続される。すなわち、スイッチ回路により選択された検出用配線群は検出用帰還路３５の一部を構成することにより、これを含んだ検出用発振回路２２が形成されることになる。なお、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄのそれぞれに、どの入力との導通も禁止するイネーブル機能がある場合には、アナログ・マルチプレクサ回路３１は不要である。
【００２８】
このような構成にすることで、指示体がタッチスクリーン１にタッチすることにより、指示体が検出用列配線群６に近接してタッチ容量Ｃｔｃが発生し、検出用行配線群７に近接してタッチ容量Ｃｔｒが発生すると、検出用帰還路３５の伝達特性は変化し、タッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒが発生しないとき（指示体がタッチスクリーン１にタッチしていないとき）よりも検出用発振回路２２の発振周期（＝発振回路２１の発振周期）は増加する。そして、この発振周期の変化によりタッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒを検出し、タッチ位置を算出することができる。
【００２９】
検出用帰還路３５が無い発振回路２１単体での発振周期Ｔｃは、概ね下記の式（１）にて示すとおりとなり、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１の時定数τに比例する。
Ｔｃ＝２τ・ｌｎ（(１＋ｋ)／(１−ｋ))・・・（１）
なお、τ＝Ｒ１・Ｃ１
ｋ＝Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ）
（Ｒ１、Ｃ１、Ｒａ、Ｒｂは、それぞれの素子の抵抗値、静電容量値を示す。）
検出用帰還路３５を含む検出用発振回路２２では、指示体のタッチによりタッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒが形成されると、オペアンプ回路３０の反転入力端に電気的に接続される検出帰還路３５によって上記時定数τが増加し、発振周期も増加する。この変化をタッチ容量の検出、すなわちタッチ位置の検出に利用する。但し、後述するように、タッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒが発生しても、それと直列に検出用配線群の抵抗が存在するため、検出用配線群の抵抗値が大きい場合には、その影響により発振周期の変化度合いが小さくなり、タッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒの検出感度、すなわちタッチ位置の検出感度が低下してしまう。
【００３０】
ここで、検出用発振回路２２の出力信号の発振周期は、後段の計数回路２３ａにより検出用発振回路２２の出力信号（＝発振回路２１の出力信号）を所定の計数値となるまで計数し、さらに計数回路２３ａが計数を開始してから所定計数値となるまでの期間を後段の計数回路２３ｂで計数することで検出される。
【００３１】
なお、本実施の形態１では検出用配線や引き出し配線８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ及びその他の回路配線の寄生静電容量やスイッチ回路の入出力端からみた静電容量（アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄ、３１内部の静電容量）は簡単のため省略している。実際には、これらの静電容量を考慮して、抵抗値などの各回路パラメータを選定する必要があるが、本実施の形態１の本質に影響を及ぼすものではない。
【００３２】
次に、タッチ位置を検出する動作について図４〜図７を用いて説明する。図６は本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける計数回路２３ａ、２３ｂの動作を示す説明図である。まず、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続を図５中のａ側に切り替えて、図６（ａ）に示すように検出対象を検出用列配線群６、接続端を上端Ｔａとする。次に、検出制御回路２５から制御信号が端子３４に入力され、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａを順次切り替えながら、図６（ｂ）に示すように、８本の検出用列配線群６の中から検出対象となる配線群を選択して、Ｗc1→Ｗc2→・・・→Ｗc7→Ｗc8の順で発振回路２１と接続させる。このとき、選択された検出用列配線群６の上端Ｔａがオペアンプ回路３０の反転入力端と接続される（以降、この状態を接続関係１と記す）。
【００３３】
このような発振回路２１に接続する検出対象、接続端の切り替え動作と連動して、計数回路２３ａは、検出制御回路２５からのリセット信号RESETが解除されてイネーブル信号ENABLEがアクティブレベルになった時点で（図６(ｃ)、(ｄ)参照）、検出用発振回路２２の発振出力信号の計数を開始し、所定計数値となるまで計数する。所定計数値となった時点で検出制御回路２５はイネーブル信号ENABLEを非アクティブレベルとし、計数回路２３ａの計数を停止させる。
【００３４】
一方、後段の計数回路２３ｂは、このイネーブル信号ENABLEがアクティブレベルとなっている期間を、計数用クロック信号Clkをもとに計数する。すなわち、計数回路２３ｂの計数値は、計数回路２３ａが計数を開始してから所定計数値となるまでの期間を示していることになる。計数回路２３ｂの計数値は、検出用発振回路２２の発振周期と比例関係（検出用発振回路２２の発振周期の所定計数値倍）にあるので、結果として計数回路２３ｂにおいて検出用発振回路２２の発振周期が計数されたことになる。そして、後段のタッチ位置算出回路２４は、図６(ｅ)に示すタイミングで計数回路２３ｂが出力する発振周期検出結果を取込む。
【００３５】
続いて、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続を図５中のｂ側に切り替え、検出対象を検出用列配線群６、接続端を下端Ｔｂとして（以降、この状態を接続関係２と記す）、上述と同様に計数回路２３ａ、２３ｂにおいて検出用発振回路２２の発振周期を検出する。
【００３６】
次に、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続を図５中のｃ側に切り替え、検出対象を検出用行配線群７、接続端を左端Ｔｃとして（以降、この状態を接続関係３と記す）、計数回路２３ａ、２３ｂにおいて検出用発振回路２２の発振周期を検出する。さらに、発振回路２１のアナログ・マルチプレクサ回路３１の接続を図５中のｄ側に切り替え、検出対象を検出用行配線群７、接続端を右端Ｔｄとして（以降、この状態を接続関係４と記す）、計数回路２３ａ、２３ｂにおいて検出用発振回路２２の発振周期を検出する。なお、図６中、検出対象が検出用行配線群７のときについては（ｃ）〜（ｅ）を省略しているが、検出対象が検出用列配線群６のときの（ｃ）〜（ｅ）と同様のタイミングである。
【００３７】
図７は本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける発振周期の偏差を示す特性図である。横軸は、検出用列配線群６の全抵抗に対する上端Ｔａからタッチ列座標Ａまでの抵抗の比（または検出用行配線群７の全抵抗に対する左端Ｔｃからタッチ行座標Ｂまでの抵抗の比）を示しており、縦軸は、タッチ行座標Ａが検出用列配線群６の中央であるときの検出用発振回路２２の発振周期に対する相対値（またはタッチ行座標Ｂが検出用行配線群７の中央であるときの検出用発振回路２２の発振周期に対する相対値）を示している。図７中、接続関係１および３における発振周期を実線で示し、接続関係２および４における発振周期を破線で示している。また、接続関係１、２の平均値および接続関係３、４の平均値を一点鎖線で示している。なお、図７では例として、検出用列配線群６、検出用行配線群７の配線抵抗（検出用配線群１本全体の抵抗）を１２ｋΩ、Ｒ１を５ｋΩ、Ｒａ、Ｒｂを１０ｋΩ、Ｃ１を２００ｐＦ、タッチ容量Ｃｔｃ、Ｃｔｒを５ｐＦとした場合を示している。
【００３８】
ここでは、検出用列配線群６における発振周期の偏差を例にとり説明するが、検出用行配線群７についても同様に考えることができる。図５に示すように検出用列配線群６の上端Ｔａおよび下端Ｔｂからタッチ列座標Ａまでの抵抗値をそれぞれＲｃ１、Ｒｃ２とする。検出対象の検出用列配線群６の配線抵抗に対する上端Ｔａからタッチ列座標Ａまでの抵抗比Ｒｃ１／(Ｒｃ１＋Ｒｃ２)、言い換えれば検出対象の検出用列配線群６の全長に対する上端Ｔａからタッチ列座標Ａまでの距離の比、すなわち検出対象の検出用列配線群６に対するタッチ列座標Ａに応じて、タッチ容量Ｃｔｃが固定であっても、図７の実線で示すとおり発振周期が異なることが判る。上端Ｔａ側を発振回路２１と接続する場合には抵抗比が大きくなるほど（タッチ列座標Ａが下にいくほど）発振周期は小さくなり（図７中の実線）、下端Ｔｂ側を発振回路２１に接続する場合には抵抗比が小さくなるほど（タッチ列座標Ａが上にいくほど）発振周期は小さくなる（図７中の破線）。これは検出用列配線群６の配線抵抗が大きい場合、タッチ列座標Ａの変化によりＲｃ１、Ｃｔｃ、Ｒ１，Ｃ１から決まる検出用帰還路３５の伝達特性が変化することによる。
【００３９】
本来、検出用列配線群６と指示体との間にタッチ容量Ｃｔｃが形成されると、指示体がタッチしていないときよりも発振周期は大きくなり、この変化により指示体によるタッチが検出される。しかし、検出用列配線群６の配線抵抗が大きい場合には、検出用列配線群６のどちらか一端のみを接続端として発振回路２１に接続したときには、タッチ列座標Ａが接続端から他端へ行くほど検出用発振回路２２の発振周期は小さくなり、タッチ容量の検出感度が低下することになる。そこで、本実施の形態１においては、上端Ｔａ、下端Ｔｂをそれぞれ発振回路２１に接続したときの発振周期をタッチ位置算出回路２４で平均化を行い、タッチ列座標Ａによる発振周期の偏差、すなわちタッチ容量の検出感度の偏差を低減している（図７の一点鎖線）。
【００４０】
タッチ位置算出回路２４では、検出用列配線群６の上端Ｔａ、下端Ｔｂをそれぞれ順次発振回路２１へ接続したときに計数回路２３ｂが出力する発振周期検出結果を平均化した検出結果平均値を保持する。そして、前回、検出列配線群６をスキャンして検出した検出結果平均値Ｄｎ(ｔ−１)と今回スキャンして検出した検出結果平均値Ｄｎ(ｔ)との差分Ｅｎ(ｔ)を算出する。ここで、ｎは検出用列配線番号（以降、列アドレスと記す）、ｔはスキャン番号である。この差分値Ｅｎ(ｔ)がある所定値以上となる検出用列配線群６の中からさらに最大となる検出用列配線群６の近傍にタッチ位置があると判定し、その列アドレスｎをタッチ列座標Ａとする。
【００４１】
同様にして、タッチ位置算出回路２４は、検出用行配線群７の左端Ｔｃ、右端Ｔｄをそれぞれ順次発振回路２１へ接続したときに計数回路２３ｂが出力する発振周期検出結果を平均化した検出結果平均値を保持する。そして、前回、検出行配線群７をスキャンして検出した検出結果平均値Ｄｍ(ｔ−１)と今回スキャンして検出した検出結果平均値Ｄｍ(ｔ) との差分Ｅｍ(ｔ)を算出する。ここで、ｍは検出用行配線番号（以降、行アドレスと記す）、ｔはスキャン番号である。この差分値Ｅｍ(ｔ)がある所定値以上となる検出用行配線群７の中からさらに最大となる検出用行配線群７の近傍にタッチ位置があると判定し、その行アドレスｍをタッチ行座標Ｂとする。そして縦横マトリクス配列された検出用列配線群６、検出用行配線群７により得られたタッチ列座標Ａ、タッチ行座標Ｂによりタッチ位置が判明する。
【００４２】
さらに、差分値Ｅｎ(ｔ)が最大となる検出用列配線群６に隣接する検出用列配線群６（列アドレスはｎ−１およびｎ＋１）における検出結果平均値の差分値Ｅｎ−１(ｔ)、Ｅｎ＋１(ｔ)を用いて補間処理すれば、より詳細なタッチ列座標Ａを算出することができる。同様に、差分値Ｅｍ(ｔ)が最大となる検出用行配線群７に隣接する検出用行配線群７（行アドレスはｍ−１およびｍ＋１）における検出結果平均値の差分値Ｅｍ−１(ｔ)、Ｅｍ＋１(ｔ)を用いて補間処理すれば、より詳細なタッチ行座標Ｂを算出することができる。これにより検出用配線群間のスリット状開口部をタッチした場合に、タッチ位置を、タッチ位置の最も近傍にある検出用配線群の番号（列アドレスおよび行アドレス）で近似して表すのではなく、実際にタッチした正確な位置である検出用配線群間の列座標、行座標で表すことができ、より詳細なタッチ位置を算出することができる。
【００４３】
このように、指示体によるタッチで指示体と検出用配線群との間に形成された静電容量を検出用発振回路２２の発振周期として検出するため、検出用発振回路２２の後段はデジタル回路で構成することができ、後段にはＡ／Ｄコンバータなどのアナログ回路が不要とできるので、回路構成が簡単になる。また、タッチ容量の検出感度、すなわち検出用発振回路２２が出力する発振周期の検出感度を上げるためには、計数回路２３ａ、２３ｂの計数時間を長くすれば良く、Ａ／Ｄコンバータにより感度を上げる場合よりも対応が容易である。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、検出用配線群が接続されない状態でも抵抗などの素子（Ｃ１およびＲ１）を接続することで発振回路２１を構成した。これはスイッチ回路の切り替えタイミングによっては、いずれの検出用配線群も発振回路２１に接続されない可能性があり、その際に発振周期が大きくずれてしまい、検出用配線群が再度接続された状態に復帰したときに発振周波数の整定に時間がかかるのを防ぐためである。また、アナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄにより接続される検出用配線群の切り替えの過渡時に発振周波数ずれが小さく問題とならない場合には、発振回路２１のＣ１およびＲ１を不要としても良い。
【００４５】
また、本実施の形態１では、検出用配線群を含む検出用発振回路２２をオペアンプ回路３０により構成したが、インバータ回路などその他の形式のアンプ回路を使用しても同様に構成することが可能である。さらに、ＲＳフリップフロップを使用したマルチバイブレータ回路を使用することもできる。
【００４６】
上述のタッチ位置算出回路２４においては、上端Ｔａおよび下端Ｔｂのそれぞれを発振回路２１に接続した際の発振周期検出結果の平均値に基づいて検出用列配線群６のタッチ列座標Ａを算出するようにしたが、上端Ｔａおよび下端Ｔｂのそれぞれを発振回路２１に接続した際の発振周期の偏差を補正するために、それぞれの発振周期検出結果の差分や比を求め、この結果に基づいて検出用列配線群６のタッチ列座標Ａを算出してもよい。なお、タッチ行座標Ｂの算出についても同様に行い、タッチ位置を算出することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態１では、複数の検出用配線から構成される検出用配線群を用いてタッチ位置の算出を行ったが、検出用配線群のかわりに各々の検出用配線について同様の処理を行うことによりタッチ位置を算出してもよい。
【００４８】
本実施の形態１におけるタッチパネルは、検出用配線の抵抗が大きい場合であっても、検出用配線の一端および他端を接続したときの双方の発振周期に基づいてタッチ位置を算出しているため、検出用配線の一端のみを発振回路に接続した場合にタッチ位置が他端に行くに従って生じる発振周期の偏差を抑えることができ、正確にタッチ位置を算出できるという効果がある。
【００４９】
また、検出用配線の抵抗が大きい場合であっても正確にタッチ位置を算出できるため、高抵抗な透明配線材料を用いて検出用配線を形成しても、配線幅を必要以上に広げることなく、表示光の透過率の低下を抑えることができるという効果がある。
【００５０】
さらに、発振回路の発振周期を計数して、タッチ容量を検出するように構成したので、発振回路の後段はデジタル回路で構成することができ、簡単な構成でタッチパネルを実現できるという効果がある。
【００５１】
実施の形態２．
実施の形態１では、発振回路２１と接続する検出対象（検出用配線群）、接続端を順次切り替えながらスキャンして、その検出結果からタッチ位置を算出するようにしたが、例えば検出用列配線群６の上端Ｔａ、下端Ｔｂのそれぞれを接続したときの発振周期検出結果の比をとれば、タッチが発生した場合の概略のタッチ行座標を推定できる。本実施の形態２では、これを利用して検出用行配線群７のスキャン優先度を決めるように構成したタッチパネルにつき説明する。なお、構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、動作についてのみ説明する。
【００５２】
図８は本発明の実施の形態２によるタッチパネルのタッチ位置算出動作の説明図である。図８中、Ａは図５と同様にタッチ列座標を示している。まず、実施の形態１と同様に、検出用列配線群６の上端Ｔａ、下端Ｔｂそれぞれを発振回路２１に接続して得られる発振周期検出結果から、タッチ位置算出回路２４において、タッチ位置近傍の列アドレス（図８中、ｎ＝２）を算出し、タッチ列座標Ａとする。さらに、タッチ位置近傍の検出用列配線群６（図８中、Ｗｃ２）の（上端接続時の発振周期検出結果）／（下端接続時の発振周期検出結果）の比（以降、両端比と記す）をとって、図７に示す特性を基に概略タッチ行座標を推定する。この両端比が大きいほど上端Ｔａ側に概略タッチ行座標があると推定する。例えば、図８では両端比を基に、概略タッチ行座標が行アドレスｍ＝４であると推定された場合の例を示している。そして概略タッチ行座標近傍の検出用行配線群７（図８中、Ｗｒ３〜Ｗｒ５）を優先して発振回路２１に接続して、タッチ行座標Ｂ（図８には図示せず）を求める。なお、検出用行配線群７の優先接続については、タッチ位置算出回路２４が検出制御回路２５に指示信号を出力し、検出制御回路２５がアナログ・マルチプレクサ回路２０ａ〜２０ｄ、３１を制御することにより行われる。
【００５３】
タッチ行座標Ｂの算出方法は、実施の形態１とほぼ同様であるが、実施の形態１ではＷｒ１〜Ｗｒ８の全ての検出用行配線群７をスキャンしていたところ、本実施の形態２ではＷｒ３〜Ｗｒ５の３系統の検出用行配線群７のみスキャンしてタッチ行座標Ｂを求める点が相異する。これにより、実施の形態１のように検出用行配線群７を全てスキャンするよりもタッチ容量の検出、すなわちタッチ位置の検出に要する時間を短縮できる。なお、推定された概略タッチ行座標近傍の検出用行配線群７の検出結果平均値の差分値が所定値以下の場合には、残りの検出用行配線群７（Ｗｒ１，Ｗｒ２，Ｗｒ６〜Ｗｒ８）をスキャンしてタッチ行座標Ｂを求めればよい。このようにタッチ列座標Ａ、タッチ行座標Ｂを求めることにより、タッチ位置を判定することができる。
【００５４】
上記ではタッチ列座標Ａを求めた後にタッチ行座標Ｂを求める順序としているが、この順序を逆としてもよい。検出用行配線群７の左端Ｔｃ、右端Ｔｄのそれぞれを接続したときの発振周期検出結果からタッチ行座標Ｂを算出し、さらに（左端接続時の発振周期検出結果）／（右端接続時の発振周期検出結果）の比から概略タッチ列座標を推定し、その近傍の検出用列配線群６を優先して接続してタッチ列座標Ａを求めて、タッチ位置を判定することもできる。
【００５５】
本実施の形態２によれば、検出用配線の一端と他端を接続したときの発振周期の比に基づいて概略タッチ行座標（または概略タッチ列座標）を算出することにより、スキャンする検出用配線を限定し、タッチ位置を算出する時間を短縮できるという効果がある。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１または２におけるタッチスクリーン１を液晶表示パネルに貼り付けることにより一体化した液晶表示装置につき説明する。
【００５７】
図９は本発明の実施の形態３による液晶表示装置の断面構成図である。液晶表示パネル４０は、ガラス基板上にカラーフィルタ、ブラックマトリクス、透明電極、配向膜が形成されたカラーフィルタ基板４２と、ガラス基板上にスイッチング素子であるＴＦＴが形成されたＴＦＴアレイ基板４４と、それらの間に挟持されたＴＮ液晶からなる液晶層４３と、ＴＦＴアレイ基板４４の後面側の粘着層４５と、粘着層４５によりＴＦＴアレイ基板４４に粘着された偏光板４６とを備えている。
【００５８】
液晶表示パネル４０の背面側には光源であるバックライト４７が配置されている。一方、液晶表示パネル４０の前面側には、実施の形態１または２で説明したタッチスクリーン１が粘着層４１によりカラーフィルタ基板４２に粘着されている。
【００５９】
ＴＦＴアレイ基板４４には外部のドライバ回路（図９には図示せず）から、表示する画像に応じた信号が入力され、それに応じて画素毎に形成されたＴＦＴによるスイッチング素子を介して液晶層４３の印加電圧を制御して、その液晶分子の配列方向を変化させる。バックライト４７からの入射光は偏光板４６を通過して直線偏光となり、液晶層４３を通過することにより表示する画像信号に応じて振動方向が曲げられて、カラーフィルタ基板４２に生成されたカラーフィルタを通過することにより三原色に分離され、偏光機能を有するタッチスクリーン１を通過する。このようにして、画像信号に応じてバックライト４７からの光の透過率を制御することで、液晶表示装置は所望の表示を行う。また、タッチスクリーン１を含むタッチパネルは、実施の形態１または２と同様に、発振周期の変化に基づきタッチ位置を算出して、その結果を出力する。
【００６０】
なお、ＳＴＮ液晶などのＴＮ液晶以外の液晶を用いても、本実施の形態と同様に液晶表示装置を構成することが可能である。また、本実施の形態では液晶表示装置につき説明したが、有機EL表示装置やＰＤＰ等の他方式の表示装置であっても、同様に構成することが可能である。
【００６１】
本実施の形態３によれば、タッチスクリーンを液晶表示パネルと貼り付けて一体化して構成したので、従来必要であったタッチスクリーンの保持機構を無くすことができ、装置全体の薄くすることが可能となる。
【００６２】
さらに、タッチスクリーンと液晶表示パネルとが一体化して構成されるので、タッチスクリーンと液晶表示パネルとの間隙にゴミ等が混入することによって生じる表示への悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおけるタッチスクリーンの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１よるタッチパネルにおけるタッチスクリーンの構成を示す部分斜視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるタッチパネルの全体構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおけるタッチ位置算出動作のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける発振回路２１の回路構成と検出用配線群との接続を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける計数回路２３ａ、２３ｂの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるタッチパネルにおける発振周期の偏差を示す特性図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるタッチパネルのタッチ位置算出動作の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３による液晶表示装置の断面構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  タッチスクリーン、２  検出用列配線、３  検出用行配線、６  検出用列配線群、７  検出用行配線群、２０ａ〜２０ｄ、３１  アナログ・マルチプレクサ回路、
２１  発振回路、２６  タッチ位置演算回路、４０  液晶表示パネル、
Ｃｔｃ，Ｃｔｒ  タッチ容量。
【図１】
2009042974.tif 000003
【図２】
2009042974.tif 000004
【図３】
2009042974.tif 000005
【図４】
2009042974.tif 000006
【図５】
2009042974.tif 000007
【図６】
2009042974.tif 000008
【図７】
2009042974.tif 000009
【図８】
2009042974.tif 000010
【図９】
2009042974.tif 000011