专利名称：触摸面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有触摸面板的显示装置，特别涉及具有实现了高透射率的静电电容 耦合方式的触摸面板功能的带有触摸面板的显示装置。
背景技术：
近年来，在移动设备的普及中，支持“人性化”的图形用户界面的触摸面板技术日
益重要起来。作为该触摸面板技术，已知有静电电容耦合方式的触摸面板，在一般的静电电容 耦合方式的触摸面板中，在玻璃基板的表面设置有实施了导电涂层(透明导电膜)的触摸 面板基板，通过使手指与其接触来实施位置检测。而且，还已知有如下带有触摸面板的液晶显示装置将上述触摸面板基板安装在 液晶显示板的表面，通过使用手指触摸显示在液晶显示板上的菜单画面来执行与菜单相对 应的动作(参照下述的专利文献1)。作为与本申请发明相关的现有技术文献，具有如下文献。专利文献1 日本特开2006-146895号公报
发明内容
在上述专利文献1所记载的带有触摸面板的液晶显示装置中，从涂敷有透明导电 膜的触摸面板四个角施加交流信号，检测流过触摸到触摸面板的手指的电流来检测坐标。 电流的检测是通过检测设置在触摸面板的四个角的用于电流检测的电阻的两端电压来换 算成电流的。但是，在上述的专利文献1所记载的带有触摸面板的液晶显示装置中，存在以下 这样的问题。(1)为了确保流过触摸到触摸面板的手指的电流，需要增加透明导电膜的厚度来 使电阻减小。因此，将导致触摸面板的透射率降低。(2)对应于4个角而需要4组电路。即，分别需要4组电流检测电路、噪声滤波器、 采样保持器，所以电路结构复杂。本发明是为了解决上述现有技术问题而完成的，本发明的目的在于提供不使光的 透射率降低且使成本降低的带有触摸面板的显示装置。本发明的上述以及其他目的和新的特征通过本说明书的记述以及附图将更加明确。若简单说明本申请所公开的发明中代表性的发明的概要，则如下所述。(1) 一种带有触摸面板的显示装置，包括在观察者一侧的面上具有面状的透明导电膜的基板，上述透明导电膜被用作静电电容耦合方式的触摸面板的透明电极，上述显示 装置包括输入位置检测用的脉冲电压的位置检测用脉冲电压生成电路、以及计算上述观 察者的手指触摸上述透明导电膜的触摸位置的坐标位置运算电路，上述透明导电膜是具有 4角的形状，上述位置检测用脉冲电压生成电路以不同的定时分别向上述透明导电膜的4 个角提供位置检测用的脉冲电压，上述坐标位置运电路根据在向上述透明导电膜的4个角 中的1个角提供了位置检测用的脉冲电压时从与被提供了上述脉冲电压的角相同的对角 线上的角输出的电压，来计算上述观察者的手指触摸上述透明导电膜的触摸位置。(2)在⑴中，当将上述透明导电膜的一条对角线上的两个角设为角A和角B，并 将上述透明导电膜的另一条对角线上的两个角设为角C和角D时，上述坐标位置运算电路 根据时间差(A-B)和时间差(C-D)来计算上述观察者的手指触摸上述透明导电膜的触摸位 置，其中，上述时间差(A-B)是在向上述透明导电膜的角A提供了位置检测用的脉冲电压时 从上述角B输出的电压成为预定电压的时间A、与在向上述透明导电膜的角B提供了位置检 测用的脉冲电压时从角A输出的电压成为预定电压的时间B之间的时间差(A-B)，上述时间 差(C-D)是在向上述透明导电膜的角C提供了位置检测用的脉冲电压时从角D输出的电压 成为预定电压的时间C、与在向上述透明导电膜的角D提供了位置检测用的脉冲电压时从 角C输出的电压成为预定电压的时间D之间的时间差(C-D)。(3)在⑵中，提供给上述透明导电膜的角A或角C的位置检测用的脉冲电压是从 第一电压电平变化为第二电压电平的脉冲电压，提供给上述透明导电膜的角B或角D的位 置检测用的脉冲电压是从第二电压电平变化为第一电压电平的脉冲电压。(4)在( 或(3)中，上述坐标位置运算电路具有积分电路，上述积分电路通过在 上述时间A或上述时间C的期间对预定电流进行积分且在上述时间B或上述时间D的期间 对预定电流进行放电，来输出与上述时间差(A-B)或上述时间差(C-D)对应的电压。(5)在(4)中，上述积分电路具有在上述时间A的期间对预定电流进行积分并在 上述时间B的期间对预定电流进行放电的积分电路A ；和在上述时间C的期间对预定电流 进行积分并在上述时间D的期间对预定电流进行放电的积分电路B。(6)在(4)或(5)中，上述位置检测用脉冲电压生成电路向上述各个角多次提供上 述位置检测用的脉冲电压，上述积分电路输出将与向上述各个角多次提供了上述位置检测 用的脉冲电压时的时间差(A-B)或时间差(C-D)对应的电压相加后的电压。(7)在(4)至(6)中的任意一个中，上述坐标位置运算电路具有与积分电路的后级 相连接的A/D转换电路。若简单说明通过本申请所公开的发明中代表性的发明而取得的效果，则如下所 述。根据本发明的带有触摸面板的显示装置，能够不降低光的透射率且使成本降低。
图IA 图IE是说明本发明的带有触摸面板的液晶显示装置中的触摸面板的位置 检测原理的图。图2是示出本发明的带有触摸面板的液晶显示装置中的触摸面板的概略结构的 图。
图3是示出图2所示的各部分的电压波形的时序图。图4是示出本发明实施例的带有触摸面板的液晶显示装置的概略结构的框图。图5是示出本发明的实施例的液晶显示装置的1个子像素的结构的俯视图。图6是示出沿着图5所示的A-A’切割线的剖面结构的剖视图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明将本发明应用于液晶显示装置的实施例。在用于说明实施例的所有附图中，对具有相同功能的部分附加相同的标号并省略 对其进行重复说明。图IA 图IE是说明本发明的带有触摸面板的液晶显示装置中的、触摸面板的位 置检测原理的图。在图IA中，1是涂敷有透明导电膜的触摸面板。现在，当观察者的手指触摸到触摸 面板1的图IA的P点时，电容元件C被插入到触摸面板1的P点和基准电位GND之间。在该状态下，从脉冲电压生成电路2向触摸面板1的四个角中的角3提供脉冲电 压Vin，测量从与触摸面板1的角3相对的角(同一对角线上的角)4输出的脉冲电压从预 定的电压Vref 1上升到预定的电压Verf 2的上升时间。图IB示出该状态时的触摸面板1 的等效电路，图IC示出此时从触摸面板1的角4输出的脉冲电压的上升时间。此外，在图 IC中，Vout 1表示从触摸面板1的角4输出的脉冲电压，Tl表示上升时间。接着，从脉冲电压生成电路2向触摸面板1的角4提供脉冲电压Vin，测量从触摸 面板1的角3输出的脉冲电压从预定的电压Vref 1上升到预定的电压Vref 2的上升时间。 图ID示出该状态时的触摸面板1的等效电路，图IE示出此时从角3输出的脉冲电压的上 升时间。此外，在图1B、图ID中，Rl表示触摸面板1的角3和P点之间的等效电阻，R2表 示触摸面板1的角4和点P之间的等效电阻。另外，在图IE中，Vout 2表示从触摸面板1 的角3输出的脉冲电压，T2表示上升时间。接着，求出Tl和T2的时间差(T1-T2)。在此，当Rl > R2时Tl > T2，当Rl = R2 时 Tl = T2,当 Rl < R2 时 Tl < T2。因此，如果时间差(T1-T2)为0，就能够判断为观察者的手指触摸到的位置是触摸 面板1的中心点(两条对角线交叉的点)的位置。另外，如果时间差(T1-T2)为正值，就能够判断为观察者的手指触摸到的位置是 触摸面板1的中心点与角4之间的位置，对于该位置，时间差(Tl-T)的正值越大，观察者的 手指触摸到的位置越靠近角4。同样地，如果时间差(T1-T2)为负值，就能够判断为观察者的手指触摸到的位置 是触摸面板1的中心点与角3之间的位置，对于该位置，时间差(T1-T2)的负值越小，观察 者的手指触摸到的位置越靠近角3。通过对触摸面板1的对角线上的角5、角6也执行上述程序，能够检测出观察者的 手指触摸到的触摸面板上的位置。图2是示出本发明的带有触摸面板的液晶显示装置中的、触摸面板概略结构的 图，图3是示出图2所示的各部分的电压波形的时序图。触摸面板1的角3、角4、角5、角6分别经由开关7 10与脉冲电压生成电路2相连接，并且经由开关11 14与缓冲放大器15相连接。例如，在图3的(a)所示的Fl周期，使开关7和开关13导通，从脉冲电压生成电路 2向触摸面板1的角3提供脉冲电压(参照图3的(a))，经由缓冲放大器15向比较器电路 16输入从触摸面板1的角4输出的以预定的时间常数上升的脉冲电压(参照图3的(b))。 缓冲放大器15是用于增大从角4观察的缓冲放大器侧的阻抗来防止电流流入角4的部件。 假设当电流流入角4时，从触摸面板1的角4输出的脉冲电压的上升时间发生变化，将导致 在触摸面板1的位置检测中产生误差。比较器电路16将从触摸面板1的角4输出的以预定的时间常数上升的脉冲电压 转换为第一时间宽度(图3中(c)的Tl)的信号。此外，比较器电路16由输入Vref 1的基准电压17的比较器19、输入Vref 2的基 准电压18的比较器20、以及求取比较器19和比较器20的逻辑积的与电路36构成。上述第一时间宽度的信号使电荷泵电路22的开关观接通(参照图3的(d))，将 电流源27的电流输出到积分电路31。与积分电路31的第一时间宽度的信号的时间宽度(图3C的Tl)对应地，向连接 在构成积分电路31的运算放大器32的反向端子和输出端子之间的电容器33充电。在第 一时间宽度的信号的时间宽度较长时，充电量变大，在时间宽度较短时，充电量变小。此外，电荷泵电路22具有与电路25、26。与电路25在控制信号23为High时利用 比较器电路16的输出使开关28接通。与电路沈在控制信号M为High时利用比较器电 路16的输出使开关四接通。接着，在图3的(a)所示的F2周期，使开关9和开关11接通，从脉冲电压生成电 路2向触摸面板1的角4提供脉冲电压(参照图3的(a))，经由缓冲放大器15向比较器 电路16输入从触摸面板1的角4输出的、以预定的时间常数下降的脉冲电压(参照图3的 (b))。此外，在图ID所示的电路结构中在向电阻R2提供了从基准电压GND变化为Vin 电压的脉冲电压时从预定的电压Vref 1上升到预定的电压Vref 2的上升时间、与在图ID 所示的电路结构中在向电阻R2提供了从Vin变化为基准电压GND的脉冲电压时从预定的 电压Vref 2下降到预定的电压Vref 1的下降时间相等，因此，在图2中，向触摸面板1的 角4提供了从Vin变化为基准电压GND的电压的脉冲电压。比较器电路16将从触摸面板1的角4输出的、以预定的时间常数下降的脉冲电压 转换为第二时间宽度(图3中(c)的T2)的信号。上述第二时间宽度的信号使电荷泵电路22的开关四接通(参照图3的(e))，将 电流源30的电流输出到积分电路31。由此，与第二时间宽度的信号的时间宽度(图3中 的(c)的T2)对应地，从积分电路31的电容器33释放电荷。在第二时间宽度的信号的时 间宽度较长时放电量较大，在时间宽度较短时放电量变小。在经过以上的程序后，利用A/D转换器35将积分电路31的输出电压(SV，参照图 3的(f))进行数字转换。在积分电路31的输出为负极性的电压时，意味着触摸到触摸面板1的观察者的手 指处于靠近角4的一侧。相反，在其输出为正极性的电压时，意味着靠近角3的一侧，在其 输出为零时，意味着触摸到与角3和角4的距离大致相等的位置。
因此，积分电路31的输出电压表示触摸面板1的角3和角4之间的距离的关系， 因此能够通过对其进行数字转换，取得手指在角3和角4之间触摸的位置的坐标。接着，在使积分电路31的开关34接通来将电容器33复位后，对触摸面板1的角5 和角6也如上述那样提供脉冲电压，将出现在该对角上的以预定的时间常数上升的脉冲电 压、或以预定的时间常数下降的脉冲电压转换为时间宽度的信号，利用与上述相同的方法， 能够取得在角5和角6之间的观察者的手指触摸的位置的坐标。由此，能够在触摸面板1 上确定观察者的手指触摸到的位置。此外，在利用A/D转换器35对积分电路31的输出电压进行数字转换时，也可以重 复进行多次图3的(a)至图3的(f)所示的动作，增大积分电路31的电压后，利用A/D转 换器35来进行数字转换。另外，对于缓冲放大器15、比较器电路16、电荷泵电路22、以及积分电路31，还可 以设置2组，S卩1组用于角3和角4，另1组用于角5和角6。如以上说明的那样，在本实施例中，向触摸面板1的对角交替地提供脉冲电压，因 此能够消除在触摸面板1上产生的噪声，能够实现耐噪声强的触摸面板。特别是，若将本发明应用于与液晶显示板或EL面板等一体化的带有输入功能的 显示装置，则能够实现耐噪声强的输入功能，该噪声从液晶显示板或EL面板产生。进而，本实施例能够由开关电路、比较器、电荷泵、积分电路简单地构成，所以能够 降低成本。另外，在本实施例中，测量触摸到触摸面板1的观察者的手指(或者记录笔 (stylus pen))的位置、与至提供脉冲电压的各角的距离相当的电阻、以及与观察者的手指 具有的静电电容相对应的脉冲宽度。因此，能够减小涂敷在触摸面板1的透明导电膜的厚 度来提高电阻。其结果，能够使触摸面板1的透射率提高。作为液晶显示装置，已知有IPS方式的液晶显示装置，在该IPS方式的液晶显示装 置中，通过在相同基板上形成像素电极和对置电极并向其间施加电场来使液晶在基板平面 内旋转，从而进行明暗的控制。因此，具有斜向观看画面时显示图像的浓淡不翻转(颠倒) 这样的特征。该IPS方式的液晶显示装置如TN方式的液晶显示装置或VA方式的液晶显示装置 那样，在设置有滤色片的基板上不存在对置电极。因此，根据降低显示噪声的等理由，在设 置有滤色片的基板上形成有背面侧透明导电膜。通过将上述背面侧透明电极作为本实施例的触摸面板1的透明导电膜，能够不增 加成本地构成液晶显示装置，进而，也能够使液晶显示装置的透射率与现有的IPS方式的 显示装置相同。以下，说明将背面侧透明电极用作本实施例的触摸面板1的透明导电膜的液晶显
示装置的一例。图4是示出将背面侧透明电极用作本实施例的触摸面板1的透明导电膜的显示装 置的一例的概略结构的框图。图4所示的带有触摸面板的液晶显示装置是用作便携电话 机、数字照相机等的显示部的小型液晶显示装置。图4所示的液晶显示装置构成为隔开预定的间隙而重叠设置有像素电极、薄膜 晶体管等的第一基板(也称为TFT基板、有源矩阵基板)SUB 1和形成有滤色片等的第二基板(也称为对置基板)SUB 2，利用在该两基板间的周边部附近呈框状设置的密封材料来贴 合两基板，并且从在密封材料的一部分设置的液晶封入口向两基板间的密封材料的内侧封 入液晶并进行密封，进而在两基板的外侧粘贴偏振片。这样，在图4所示的液晶显示装置中，形成液晶被挟持于一对基板之间的结构。另外，第一基板SUB 1具有大于第二基板SUB 2的面积，在第一基板SUB 1的不与 第二基板SUB 2相对的区域，安装构成驱动薄膜晶体管的驱动器的半导体芯片Dr，进而在 该区域的一边的周边部安装有挠性布线基板FPC。图5是示出图4所示的液晶显示装置的1个子像素的结构的俯视图。图6是示出沿着图5所示的A-A’切割线的剖面结构的剖视图。以下，使用图5、图 6来说明图4所示的液晶显示装置的结构。本实施例的液晶显示装置是使用面状的对置电极的IPS方式的液晶显示装置，第 二基板SUB 2的主表面侧为观察侧。在由玻璃基板或塑料基板等透明基板构成的第二基板SUB 2的液晶层LC侧，从第 二基板SUB 2朝着液晶层LC依次形成有遮光膜BM和滤色片层CF、涂层(overcoat) 0C、定 向膜AL 2。而且，在第二基板SUB 2的外侧形成有背面侧透明导电膜⑶和偏振片POL 2。另外，在由玻璃基板或塑料基板等透明基板构成的第一基板SUB 1的液晶层LC 侧，从第一基板SUB 1朝着液晶层LC依次形成有扫描线(也称为栅极线)GL(未图示)、层 间绝缘膜PAS 3、图像线(也称为漏极线、源极线)DL(未图示)、层间绝缘膜PAS 2、面状的 对置电极CT、层间绝缘膜PAS 1、由梳齿电极构成的像素电极PX、定向膜AL 1。而且，在第 一基板SUB 1的外侧形成有偏振片POL 1。另外，在图5中，52是栅电极，53是半导体层，54是源电极。图4所示的液晶显示装置通过将背面侧透明导电膜CD兼用作静电电容耦合方式 的触摸面板的透明电极来实现触摸面板功能。因此，图4所示的背面侧透明导电膜CD兼用 作图2所示的触摸面板1的透明导电膜。在图6的结构中，在背面侧透明导电膜上配置有 偏振片POL 2。而且，还假设如下情况在偏振片POL 2为绝缘性的情况下，当观察者的手 指触摸了偏振片POL 2时，观察者的手指不作为电容发挥作用。此时，使用具有导电性的偏 振片来作为偏振片POL 2即可。另外，图2所示的脉冲电压生成电路2、开关元件7 14、缓冲放大器15、比较器电 路16、电荷泵电路22、积分电路31、以及A/D转换器35可以安装在图4所示的半导体芯片 Dr内，或者也可以设置在外部(在此，便携电话机的主体侧)。如上述说明那样，根据图4所示的液晶显示装置，可提供具有有效利用IPS方式的 液晶显示装置的特征、并实现低成本、高透射率的静电电容耦合方式的触摸面板的液晶显 示装置。即，通过将背面侧透明导电膜CD兼用作静电电容耦合方式的触摸面板的透明电 极，从而无需设置新的玻璃基板(即触摸面板基板)，所以能够防止透射率降低，能够进一 步抑制成本提高。而且，在图4所示的液晶显示装置中，无需设置新的玻璃基板(即触摸面板)，所以 不仅能够使液晶显示装置的厚度变薄，还能够谋求轻型化。此外，本发明不限于IPS方式的液晶显示装置，还能够应用于TN方式的液晶显示 装置、或VA方式的液晶显示装置。但是，在为如TN方式的液晶显示装置、VA方式的液晶显示装置那样的、无需在第二基板SUB 2的配置有液晶的侧的相反侧的面上形成透明导电膜 的液晶显示装置的情况下，重新形成透明导电膜。此外，本发明不限于液晶显示装置，例如还能够应用于有机EL显示装置等所有的 显示装置。以上，根据上述实施例对本发明人所完成的发明进行了具体说明，但本发明显然 并不局限于上述实施例，而是在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更。
权利要求
1.一种触摸面板，包括基板；形成在上述基板上并具有四个角的面状的透明导电膜；输入位置检测用的脉冲电压的位置检测用脉冲电压生成电路；以及计算触摸位置的坐标位置运算电路，上述位置检测用脉冲电压生成电路以不同的定时向上述透明导电膜的上述四个角提 供位置检测用的脉冲电压，上述坐标位置运算电路根据在向上述透明导电膜的上述四个角中的一个角提供了位 置检测用的脉冲电压时从与被提供了上述脉冲电压的角相同的对角线上的角输出的电压， 来计算上述触摸位置。
2.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于当将上述四个角中一条对角线上的两个角设为角A和角B，并将另一条对角线上的两 个角设为角C和角D时，上述坐标位置运算电路根据时间差(A-B)和时间差(C-D)来计算 上述触摸位置，其中，上述时间差(A-B)是在向上述角A提供了位置检测用的脉冲电压时从 上述角B输出的电压成为预定电压的时间A、与在向上述角B提供了位置检测用的脉冲电压 时从上述角A输出的电压成为预定电压的时间B之间的时间差，上述时间差(C-D)是在向 上述角C提供了位置检测用的脉冲电压时从上述角D输出的电压成为预定电压的时间C、与 在向上述角D提供了位置检测用的脉冲电压时从上述角C输出的电压成为预定电压的时间 D之间的时间差。
3.根据权利要求2所述的触摸面板，其特征在于提供给上述角A或上述角C的位置检测用的脉冲电压是从第一电压电平变化为第二电 压电平的脉冲电压，提供给上述角B或上述角D的位置检测用的脉冲电压是从上述第二电压电平变化为上 述第一电压电平的脉冲电压。
4.根据权利要求2所述的触摸面板，其特征在于上述坐标位置运算电路具有积分电路，上述积分电路通过在上述时间A或上述时间C的期间对预定电流进行积分且在上述时 间B或上述时间D的期间对预定电流进行放电，来输出与上述时间差(A-B)或上述时间差 (C-D)对应的电压。
5.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于上述积分电路具有在上述时间A的期间对预定电流进行积分并在上述时间B的期间 对预定电流进行放电的积分电路A ；和在上述时间C的期间对预定电流进行积分并在上述 时间D的期间对预定电流进行放电的积分电路B。
6.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于上述位置检测用脉冲电压生成电路向上述各角多次提供上述位置检测用的脉冲电压，上述积分电路输出将与向上述各角多次提供上述位置检测用的脉冲电压时的上述时 间差(A-B)或上述时间差(C-D)对应的电压相加后的电压。
7.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于上述坐标位置运算电路具有与上述积分电路的后级相连接的A/D转换电路。全文摘要
本发明提供一种触摸面板，包括基板；形成在上述基板上并具有四个角的面状的透明导电膜；输入位置检测用的脉冲电压的位置检测用脉冲电压生成电路；以及计算触摸位置的坐标位置运算电路，上述位置检测用脉冲电压生成电路以不同的定时向上述透明导电膜的上述四个角提供位置检测用的脉冲电压，上述坐标位置运算电路根据在向上述透明导电膜的上述四个角中的一个角提供了位置检测用的脉冲电压时从与被提供了上述脉冲电压的角相同的对角线上的角输出的电压，来计算上述触摸位置。能不使光的透射率降低且使成本减少。
文档编号G06F3/044GK102073429SQ20111000644
公开日2011年5月25日 申请日期2008年7月2日 优先权日2007年7月3日
发明者万场则夫, 佐藤秀夫, 西谷茂之, 齐藤照明 申请人:株式会社日立显示器