タッチセンサ機能付き液晶パネル
【課題】押圧検出が可能なタッチセンサ機能付き液晶パネルを提供する。
【解決手段】対向する一対の基板３１，３２間に、一方の基板の変位によって信号を出力する複数の変位検出部３０が設けられている。変位ポイント検出部３は、複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での一方の基板の変位の有無を二値的に検出し、座標検出部４は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部によって一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して押圧の位置情報を導出し、変位ポイント数カウント部５は、複数の変位検出部のうち変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数え、押圧導出部６は、変位ポイント数カウント部が数えた変位検出部の数に基づいて押圧の強さ情報を導出する。
【解決手段】対向する一対の基板３１，３２間に、一方の基板の変位によって信号を出力する複数の変位検出部３０が設けられている。変位ポイント検出部３は、複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での一方の基板の変位の有無を二値的に検出し、座標検出部４は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部によって一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して押圧の位置情報を導出し、変位ポイント数カウント部５は、複数の変位検出部のうち変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数え、押圧導出部６は、変位ポイント数カウント部が数えた変位検出部の数に基づいて押圧の強さ情報を導出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ機能を備えた液晶パネルに関する。特に、タッチ位置（押圧位置）に加えてタッチ圧（押圧）をも検出するタッチセンサ機能を備えた液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示面にタッチセンサ機能を付与することで、情報入力装置としても使用可能な画像表示装置が実用化されている。このような画像表示装置では、一般に、使用者が指やタッチペン等で触れた画像表示面上の位置（タッチ位置）を検出する。
【０００３】
近年、タッチ位置に加えて、押圧の強さを検出し、押圧の強さに応じて異なる指示を与えることができるタッチセンサ機能を有するタッチパネルを、液晶パネル等の画像表示装置上に搭載した情報入力装置が提案されている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００４】
上記とは異なり、液晶パネル内にタッチセンサ機能を実現するための検出素子を組み込んだタッチセンサ機能付き液晶パネルが知られている。このような液晶パネルとしては、検出方式の違いにより、インセル型マイクロスイッチ方式（以下、単に「マイクロスイッチ方式」という）や液晶容量方式が知られている。
【０００５】
マイクロスイッチ方式では、液晶セル内に設けたスイッチ電極が、荷重を加えた際に、接触導通するのを検出する。特許文献４には、押圧を検出可能なマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルが記載されている。図１５を用いて、特許文献４に記載されたマイクロスイッチ方式において押圧を検出する原理を説明する。
【０００６】
液晶９０１に電圧を印加する画素電極や、画素電極に接続された薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）等が形成されたＴＦＴ基板９０２と、対向電極が形成された対向基板９０３とが、スペーサ９０４によって一定距離を隔てて対向している。ＴＦＴ基板９０２には、高さが異なる第１突電極９０５ａ、第２突電極９０５ｂ、第３突電極９０５ｃが形成されている。指９０６又はタッチペン９０７で対向基板９０３の表面を押圧すると、対向基板９０３が撓み、対向基板９０３とＴＦＴ基板９０２との間隔が狭くなる。押圧の強さに応じて対向基板９０３の撓み量が変化する。押圧が弱いときには、対向基板９０３の対向電極は最も高い第１突電極９０５ａのみに接触し、押圧が強くなるにしたがって、第２突電極９０５ｂ、更に第３突電極９０５ｃにも接触するようになる。このように対向電極が接触する突電極の種類の変化により押圧を検出できる。
【０００７】
液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルが特許文献５に記載されており、その検出原理を図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。液晶９１１を挟む一対の基板９１２，９１３に互いに対向するように一対の電極を形成して、液晶セル内に静電容量を形成する。図１６Ｂに示すように、表示面側の基板９１２が押圧されると、基板９１２，９１３の間隔が狭まり、静電容量が変化する。静電容量の変化を薄膜トランジスタを利用して電流値の変化に変換し、積分回路で所定期間内の電流値を積分して検出電圧として出力させる。押圧の強さに応じて静電容量が変化するので、検出電圧も変化する。従って、検出電圧の強さを検出することにより、押圧を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２０３０４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６００８号公報
【特許文献３】特開２００８−２７６３６９号公報
【特許文献４】特開２００７−５８０７０号公報
【特許文献５】特開２００８−５８９２５号公報
【特許文献６】特開２００６−１３３７８８号公報
【特許文献７】特開２００８−６５３０２号公報
【特許文献８】特開２００７−１２８５１４号公報
【特許文献９】特開２００７−４８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、押圧検出が可能な上記の従来のタッチセンサ機能付き液晶パネルは以下の問題を有している。
【００１０】
図１５に示した従来のマイクロスイッチ方式では、押圧検出の感度調節を行うためには、突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの高さを変える必要がある。そのためには、突電極の製造条件を変える必要があり、突電極の製造工程で使用するマスクを新たに作ったり、フォトリソグラフィーにおける露光条件を変えたりするなどの手間がかかり、コストが増大する。従って、このタッチセンサ機能付き液晶パネルのユーザーごとに、または使用シーンに応じて感度調節することが難しい。
【００１１】
突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの高さの寸法精度が押圧検出の感度に直接影響を及ぼす。従って、突電極の製造において不可避的に発生する寸法バラツキによって、押圧検出感度が製品ごとに異なることは避けられない。
【００１２】
更に、押圧検出の分解能を高めるためには、高さが異なる突電極の種類数を増やす必要があり、そのためには、製造において寸法バラツキを極めて小さく制御する必要がある。ところが、実際に製造可能な突電極の種類数には限界があり、従って押圧検出の分解能にも限界がある。
【００１３】
一方、図１６に示した従来の液晶容量方式で出力される検出電圧は、押圧の強さに応じて変化するアナログ量である。従って、検出電圧は、ノイズの影響を受けやすい。ノイズの影響を受けて検出電圧が変化すると、押圧を正確に検出することができない。
【００１４】
本発明は、上記の従来の問題が解決された、押圧検出が可能なタッチセンサ機能付き液晶パネルを提供することを目的とする。即ち、本発明の目的は、押圧検出の感度を、製造工程を変更することなく調節可能にすることにある。本発明の別の目的は、製造上不可避的に発生する寸法バラツキを補正することにある。本発明の更に別の目的は、押圧検出の分解能を、容易に高めることを可能にすることにある。本発明の更に別の目的は、ノイズの影響を受けにくい押圧検出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルは、対向する一対の基板、及び前記一対の基板間に設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板が押圧されて変位することによって信号を出力する複数の変位検出部を備えたタッチパネルと、前記複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、前記複数の変位検出部のそれぞれの位置での前記一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部と、前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって前記一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して、前記押圧の位置に関する情報を導き出す座標検出部と、前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、押圧位置に加えて押圧の強さの検出が可能なタッチセンサ機能付き液晶パネルを提供することができる。
【００１７】
しかも、変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、変位ポイント数カウント部が数えた変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部とを備えるので、押圧検出の感度を製造工程を変更することなく調節することができ、製造上不可避的に発生する寸法バラツキを補正することができ、更に、押圧検出の分解能を容易に高めることができる。
【００１８】
また、複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部を備えるので、押圧検出に対するノイズの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【図２】図２Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、マイクロスイッチ方式の変位検出部を備えた画素の回路図である。図２Ｂは、図２Ａの変位検出部の概略構成を示した断面図である。
【図３】図３Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、変位検出部からの出力信号を処理する変位ポイント検出部のブロック図である。図３Ｂは、そのタイミングチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルを構成する対向基板の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルをタッチペンで押圧試験を行っている様子を示した側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンによる押圧無しのときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．０の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．２の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．４の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．８の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで２．７の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで４．５の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、押圧の強さによって変位エリアの大きさが変化する様子を説明する断面図である。
【図８】図８は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図９】図９は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、指の大きさによって変位ポイント（変位エリアの大きさ）が変化する様子を説明する断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態４に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【図１３】図１３Ａは細い指が最初にタッチ面を軽く触れたときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図であり、図１３Ｂは続いて細い指がタッチ面を強く押し込んだときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図である。
【図１４】図１４Ａは太い指が最初にタッチ面を軽く触れたときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図であり、図１４Ｂは続いて太い指がタッチ面を強く押し込んだときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図である。
【図１５】図１５は、従来のマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、押圧を検出する原理を説明する断面図である。
【図１６】図１６Ａは従来の液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルの概略構成を示した断面図、図１６Ｂは従来の液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、押圧を検出する原理を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記の本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極を備え、前記一方の基板が変位することによって前記一対の電極が接触して前記信号を出力することが好ましい。これにより、マイクロスイッチ方式の変位検出部を構成することができる。
【００２１】
あるいは、前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極によって構成される静電容量を備え、前記一方の基板が変位することによって生じる前記静電容量の変化に応じた信号を出力しても良い。これにより、液晶容量方式の変位検出部を構成することができる。
【００２２】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出され変位検出部の全数を数えても良い。これにより、より正確に押圧検出を行うことができる。
【００２３】
あるいは、前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部によって構成される変位エリアの、前記複数の変位検出部が配列された直交する２方向のうちの一方に沿った最大幅を構成する変位検出部の数を数えても良い。これにより、変位検出部の数のカウント時間やその後の演算時間を短縮化することができる。
【００２４】
前記押圧導出部は、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧との関係と比較して、前記押圧の強さに関する情報を導き出すことが好ましい。変位有りと検出された変位検出部の数と押圧とは相関関係を有するので、正確且つ迅速な押圧検出が可能になる。
【００２５】
あるいは、前記押圧導出部は、押圧動作の初期において前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を記憶する記憶部と、押圧動作中に前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、前記記憶部に記憶された前記変位検出部の数と比較演算する比較演算部とを備えても良い。これにより、例えば指の大きさによる押圧検出の違いを少なくすることができる。
【００２６】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【００２８】
本実施形態１のタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部は、タッチパネル２、変位ポイント検出部３、座標検出部４、変位ポイント数カウント部５、押圧導出部６を備える。
【００２９】
タッチパネル２は、対向する一対の基板と、この一対の基板間に設けられた複数の変位検出部とを備える。
【００３０】
一対の基板としては、例えば液晶パネルを構成する、液晶を挟持する一対の透光性基板を用いることができる。
【００３１】
複数の変位検出部は、一対の基板のうちの一方の基板（タッチ基板）の表面（タッチ面、通常は画像表示面である。）が押圧されたとき、その押圧によって生じる当該タッチ基板の変位（即ち、一対の基板の間隔の変化）に応じた信号を出力する。変位検出部は、タッチパネル２のタッチ面と平行な面内に離散的に、好ましくは格子点状に配置される。例えば、液晶パネルの赤・緑・青の各色の絵素ごとに１つの変位検出部を設けてもよいし、赤・緑・青の３絵素によって構成される画素（カラー画素）ごとに１つの変位検出部を設けてもよいし、複数の画素ごとに１つの変位検出部を設けてもよい。
【００３２】
変位検出部の具体的構成は、特に制限はなく、例えばマイクロスイッチ方式や液晶容量方式を用いることができる。
【００３３】
マイクロスイッチ方式は、一対の基板の対向面にそれぞれ形成した一対の電極（マイクロスイッチ）が、押圧によって接触導通するのを検出する方式である。本発明では、マイクロスイッチ方式の具体的構成に制限はなく、例えば公知のマイクロスイッチ方式（例えば、特許文献６，７参照）を用いることができる。
【００３４】
液晶容量方式は、一対の基板の対向面に液層を挟んで対向して形成した一対の電極によって構成される静電容量が、押圧によって一対の電極間隔が狭まることによって変化するのを検出する方式である。本発明では、液晶容量方式の具体的構成に制限はなく、例えば公知の液晶容量方式（例えば、特許文献５，８，９参照）を用いることができる。
【００３５】
変位ポイント検出部３は、上記の複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での上記タッチ基板の変位（即ち、一対の基板の間隔の変化）の有無を二値的に検出する。例えば、変位検出部に接続された検出ラインの電圧をコンパレータで設定した基準値（閾値）と比較して二値化する。例えば、変位検出部から閾値より大きな出力電圧が得られた場合にはタッチ基板の変位有り（タッチ有り）と判断し、そうでない場合にはタッチ基板の変位無し（タッチ無し）と判断する。これを複数の変位検出部のそれぞれに対して行う。
【００３６】
座標検出部４は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部３がタッチ基板の変位有りと検出した変位検出部の座標を検出して、押圧の位置に関する情報（位置情報）７を導き出す。押圧位置情報７の導出方法も、特に制限はなく、例えば公知の方法を用いることができる。
【００３７】
上記のタッチパネル２、変位ポイント検出部３、座標検出部４は、従来より公知のタッチパネルと同様に構成することができる。本発明では、更に変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６を備える点に特徴を有する。
【００３８】
変位ポイント数カウント部５は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部３によってタッチ基板の変位有りと検出された変位検出部の数を数えて出力する。
【００３９】
押圧導出部６は、変位ポイント数カウント部５が数えた変位検出部の数に基づいて、押圧の強さに関する情報（強さ情報）８を導き出す。例えば、タッチ基板の変位有りと検出された変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧の強さとの関係と比較して、押圧の強さに関する情報８を導出する、これによって、タッチ位置に加えて、押圧をも検出することができるタッチセンサ機能を実現することができる。
【００４０】
以下に、各部をより詳細に説明する。
【００４１】
最初に、タッチパネル２に形成される複数の変位検出部を説明する。
【００４２】
図２Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、マイクロスイッチ方式の変位検出部を備えた画素の回路図である。図２Ｂは、図２Ａの変位検出部の概略構成を示した断面図である。
【００４３】
図２Ａに示すように、液晶パネルのＴＦＴ基板３１（後述する図２Ｂ参照）上に、表示データが印加される、Ｙ軸と平行なソースライン１１と、順次走査を行うための、Ｘ軸と平行なゲートライン１２とがマトリックス状に形成されている。ソースライン１１とゲートライン１２とが交差する位置に、絵素電極１３が接続された画素駆動用の薄膜トランジスタ（以下、画素駆動用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）という）１４が形成されている。以上の構成は、特に制限はなく、例えば公知の液晶パネルと同じであってもよい。
【００４４】
本実施形態では、更に、ＴＦＴ基板３１上に、Ｙ軸と平行な検出ライン２１と、Ｘ軸と平行なスキャンライン２２が形成され、検出ライン２１とスキャンライン２２とが交差する位置に、変位検出用の薄膜トランジスタ（以下、検出用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）という）２３と接触パッド２４とが形成されている。検出用ＴＦＴ２３のゲート電極はスキャンライン２２に接続され、検出用ＴＦＴ２３のソース電極は接触パッド２４に接続され、検出用ＴＦＴ２３のドレイン電極は検出ライン２１に接続されている。
【００４５】
図２Ｂは、接触パッド２４を通る面に沿った液晶パネルの断面図である。ＴＦＴ基板３１とタッチ基板としての対向基板３２とが液晶３３を挟んで対向している。ＴＦＴ基板３１の対向基板３２と対向する側の面には接触パッド２４が形成され、対向基板３２上の接触パッド２４が対向する位置には凸部２５が形成されている。ＴＦＴ基板３１上の多数の絵素電極１３がマトリクス状に配列形成された領域と対向する対向基板３２の領域には、凸部２５を覆うように透明な対向電極３４が形成されている。
【００４６】
ＴＦＴ基板３１に形成された接触バッド２４と、対向基板３２に形成された対向電極３４とが、マイクロスイッチ方式の変位検出部３０を構成する。
【００４７】
ＴＦＴ基板３１の対向基板３２と対向する側の面には、配向膜が形成されるが、図２Ｂではそれらの図示を省略している。対向基板３２のＴＦＴ基板３１と対向する側の面には、赤、緑、青の色層（カラーフィルタ）と、これらの色層間の光漏れを防止するブラックマトリックスとを含むカラーフィルタ層や、配向膜が形成されているが、図２Ｂではそれらの図示を省略している。更に、図示していないが、ＴＦＴ基板３１及び対向基板３２を挟むように、一対の偏光フィルムが設けられる。
【００４８】
対向基板３２のＴＦＴ基板３１とは反対側の面に、指やタッチペンなどによる押力が加えられると、対向基板３２が撓んでその位置が変化し、対向基板３２とＴＦＴ基板３１との間隔が狭まる。そして、対向電極３４が接触パッド２４に接触すると、対向電極３４に印加された対向電圧が接触パッド２４に印加される。この接触パッド２４に印加された対向電圧を検出ライン２１を介して検出することで、当該接触パッド２４の位置で、対向基板３２が変位したこと、即ち、タッチペンや指等でタッチされたことを検出する。
【００４９】
具体的には、複数のスキャンライン２２の電位を順次Ｈ（High）に切り替える。スキャンライン２２に電位Ｈが与えられると、電位Ｈが与えられた期間中、当該スキャンライン２２に接続された検出用ＴＦＴ２３がオン状態となり、接触パッド２４に印加された対向電圧が検出ライン２１に出力される。複数の検出ライン２１の各出力電圧を検出すれば、電位Ｈが与えられたスキャンライン２２上において対向基板３２が変位した位置を検出することができる。複数のスキャンライン２２のうち電位Ｈが与えられるスキャンライン２２を順次切り替える（走査する）ことにより、一画面内で対向基板３２が変位した位置を検出することができる。
【００５０】
図３Ａは、ＴＦＴ基板３１に形成された接触バッド２４と、対向基板３２に形成された対向電極３４とから構成される変位検出部３０からの出力信号を処理する変位ポイント検出部３のブロック図であり、図３Ｂは、そのタイミングチャートである。これらを用いて、変位ポイント検出部３の動作を説明する。
【００５１】
最初に、リセットスイッチＲＳＴがオンされ、検出ライン２１の電位をＧＮＤにリセットする。
【００５２】
次いで、スキャンドライバ２６があるスキャンライン２２に電位Ｈを印加する。その結果、検出用ＴＦＴ２３がオン状態となる。このとき、この検出用ＴＦＴ２３に接続された変位検出部３０の対向電極３４と接触パッド２４とが接触していると（「接触時」）、対向電極３４から印加された対向電位が接触パッド２４を通じて検出ライン２１に出力される。対向電極３４と接触パッド２４とが接触していないと（「非接触時」）、検出ライン２１の電圧はＧＮＤのままである。
【００５３】
次いで、検出スイッチＤＥＴがオンされる。コンパレータ３５は、検出ライン２１の電圧を、予め設定された基準電圧ＲＥＦと比較する。そして、検出ライン２１の電圧が基準電圧ＲＥＦより高い場合には、対向基板３２の変位有りと判断して電圧Ｈ（High）を出力し、検出ライン２１の電圧が基準電圧ＲＥＦより低い場合には、対向基板３２の変位無しと判断して電圧Ｌ（Low）を出力する。
【００５４】
以上のようにして、コンパレータ３５を含む変位ポイント検出部３は、変位検出部３０の位置での対向基板３２の変位の有無を二値的に検出する。
【００５５】
以下に、図２Ｂに示した変位検出部３０を含むタッチパネル２の製造方法を説明する。なお、以下の製造方法は一例であって、本発明は以下の製造方法に限定されないことはいうまでもない。
【００５６】
最初に、図４に示すように凸部２５等を含む対向基板３２の製造方法の一例を説明する。
【００５７】
まず、対向基板３２の基材としてのガラス基板４０を用意する。ガラス基板４０としては、石英ガラス等の透光性を有する基板を用いることができる。
【００５８】
このガラス基板４０上に親水性樹脂を含有する感光性レジスト層を形成する。そして、この感光性レジスト層をブラックマトリクス用のフォトマスクを介して露光し、その後、現像することにより、ブラックマトリクス用パターンを形成する。次に、ガラス基板４０上のブラックマトリクス用パターンを無電解めっき液に接触させることにより、パターン内に金属粒子を析出させて黒化せしめ、ブラックマトリクス４１を形成する。ブラックマトリクス４１は、後述する赤、緑、青の各色層が形成される開口である光透過部４２を有している。更に、隣り合う光透過部４２の間に、突部２５及び後述するフォトスペーサ４８を形成するための略矩形状の領域を有している。
【００５９】
次いで、ガラス基板４０上の所定領域に赤の顔料が分散された樹脂フィルム（ドライフィルム）を全面にラミネートし、露光、現像及びベーク（熱処理）を行って、光透過部４２内に赤色の色層４３（図示せず）を形成する。次に、赤色の色層４３に重ねて、緑色の顔料が所定領域に分散された樹脂フィルムを全面にラミネートし、露光、現像及びベーク（熱処理）を行って、赤色の色層の隣の光透過部４２内に緑色の色層４４を形成する。同様に、緑色の色層と赤色の色層との間の光透過部４２内に青色の色層４５を形成する。赤、緑及び青の各色層は、互いにストライプ配列となるように形成する。この際、赤、緑、青のいずれかの色層（本実施形態では青色の色層４５）を、ブラックマトリクス４１の略矩形状の領域内の所定領域にも形成して、スペーサ台座部４６とする。
【００６０】
なお、赤、緑、青の各色層の形成方法は、上述した樹脂フィルムをラミネートする方法に限定されず、例えば、顔料が分散された感光性樹脂材料をスピンコート、スリットコート等によりガラス基板３２の全面に塗布して形成してもよい。さらに、赤、緑、青の各色層の形成順序は、上記に限定されず、他の順序でもよい。
【００６１】
次いで、フォトリソフォトリソグラフィー法を用いて感光性樹脂等からなる突部２５をブラックマトリクス４１の略矩形状の領域に形成する。
【００６２】
次いで、ブラックマトリクス４１、色層４３，４４，４４、スペーサ台座部４６、突部２５上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を蒸着して透明電極４７を形成する。
【００６３】
次いで、フォトリソフォトリソグラフィー法を用いて感光性樹脂等からなるフォトスペーサ４８をスペーサ台座部４６の領域内に透明電極４７上に形成する。フォトスペーサ４８は、ＴＦＴ基板３１と対向基板３２との間隔を一定に維持するためのものである。
【００６４】
次いで、ブラックマトリクス４１、色層４３，４４，４４、スペーサ台座部４６、突部２５及びフォトスペーサ４８を覆うように配向膜４９を形成する。
【００６５】
次いで、配向膜４９にラビングにより以下の手法により配向処理を施す。まず、ガラス基板４０を配向膜４９を上に向けてステージ上に固定する。次に、ラビング布等が巻かれた円筒状のラビングローラで、ステージ上に固定されたガラス基板４０の配向膜４９の表面を所定の圧力でラビングする。
【００６６】
最後に、突部２５上の配光膜４９をフォトリソグラフィー法及びアッシング法により除去する。
【００６７】
かくして、図４に示す対向基板３２が得られる。
【００６８】
次に、ＴＦＴ基板３１の製造方法の一例を説明する。
【００６９】
上述したように、本実施形態では、ＴＦＴ基板３１上に、検出ライン２１、スキャンライン２２、検出用ＴＦＴ２３、接触パッド２４を形成する必要がある（図２Ａ参照）点で、従来のＴＦＴ基板と異なる。但し、検出ライン２１及びスキャンライン２２はソースライン１１及びゲートライン１２と、検出用ＴＦＴ２３は画素駆動用ＴＦＴ１４と、接触パッド２４は絵素電極１３と、それぞれ同様に形成することができる。従って、従来から公知のＴＦＴ基板の製造方法を応用することで本実施形態のＴＦＴ基板３１を製造することができる。但し、接触パッド２４は、対向基板３２の突部２５の頂部に形成された対向電極３４とともにマイクロスイッチ方式の変位検出部３０を構成する必要があるので（図２Ｂ参照）、配向膜に覆われる絵素電極１３と異なり、露出される必要がある点に注意を要する。
【００７０】
最初に、ＴＦＴ基板３１の基材としてのガラス基板を用意する。ガラス基板としては、石英ガラス等の透光性を有する基板を用いることができる。
【００７１】
このガラス基板上に、Ｔａ又はＡｌ／Ｔｉからなる薄膜をスパッタ法により形成し、パターニングしてゲート電極を形成する。
【００７２】
次いで、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜を形成し、ａ−Ｓｉ半導体層をパターニングして形成する。
【００７３】
次いで、ドレイン電極及びソース電極を形成する。
【００７４】
次いで、チャンネル保護膜としてＳｉＮｘを形成し、層間絶縁膜を形成する。次いで、コンタクトホールを形成する。
【００７５】
次に、ＩＴＯを真空蒸着して、透明電極である絵素電極１３及び接触パッド２４を形成する。
【００７６】
次いで、配向膜を設け、ラビングにより配向処理を施す。
【００７７】
最後に、接触パッド２４上の配光膜をフォトリソグラフィー法及びアッシング法により除去する。
【００７８】
かくして、ＴＦＴ基板３１が得られる。
【００７９】
上記のようにして得られた対向基板３２とＴＦＴ基板３１とを公知の方法で貼り合わせ、これらの間に液晶３３を注入することで、タッチパネル２を得ることができる。
【００８０】
以上のように構成された本実施形態のタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ機能について説明する。
【００８１】
図５に示すように、本実施形態に係るタッチパネル２を試作し、プッシュプルゲージ（DIGITAL FORCE GAUGE ZP-20N（IMADA）、図示せず）の触針に、直径０．８ｍｍで半球形の先端を備えたタッチペン５１を接続して、タッチパネル２のタッチ面を、垂直方向に押圧した。
【００８２】
ある程度以上の押圧を加えると、対向基板３２が変位し、変位検出部３０を構成する接触バッド２４と対向電極３４とが接触し（図２Ｂ参照）、検出ライン２１から対向電極３４に印加された対向電位が出力される。図３Ａ、図３Ｂで説明したように、変位ポイント検出部３は、検出ライン２１の電位に基づいて、対向基板３２の変位の有無、即ち接触バッド２４と対向電極３４との接触の有無を検出する。座標検出部４は、変位ポイント検出部３が、接触バッド２４と対向電極３４との接触有り（即ち、対向基板３２の変位有り）と判断した変位検出部３０の座標を導出する。
【００８３】
図６Ａ〜図６Ｇは、Ｘ軸方向６４ポイント×Ｙ軸方向６４ポイントにマトリクス状に変位検出部３０が配置された領域の中央にタッチペン５１で所定の押圧を印加したときに、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０の位置（以下、「変位ポイント」という）を示した図である。図６Ａは押圧無し（非タッチ時）の場合を示し、図６Ｂから図６Ｇにいくにしたがって、押圧を徐々に強くしている。各図に付記した押圧の値は、押圧無しの状態から徐々に押圧を強くしていき、最初に変位ポイントが検出されたときの押圧強さを１として規格化したものである。図６Ａ〜図６Ｇにおいて、変位ポイントは黒色で塗られている。図６Ａ〜図６Ｇより、押圧を強くすると、変位ポイントが分布する領域（以下、「変位エリア」という）がほぼ同心円状に拡大することがわかる。
【００８４】
図７Ａ及び図７Ｂに、タッチペン５１によって押圧された対向基板３２の変形を模式的に示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされており、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位無しと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は白抜きで表示されている。相対的に弱い押力が印加された図７Ａに比べて、相対的に強い押力が印加された図７Ｂでは、対向基板３２が変形する領域がタッチペン５１との接触位置近傍の領域以外にも拡大し、変位エリアが拡大していることが理解できる。
【００８５】
どの程度の押力を加えたとき、変位エリアがどの程度の大きさになるかは、対向基板３２を構成するガラス基板４０の厚さ、接触バッド２４と対向電極３４との間隔（即ち、凸部２５の高さ、液晶セルギャップなど）等を変えることにより、任意に変えることができる。しかしながら、押圧を増大させれば、対向基板３２の変位量が増大し、変位エリアが拡大するという関係は、上記の条件に依らず成り立つ。したがって、本発明は、特定の構造や仕様を有するタッチパネル２に限定的に適用されるものではない。
【００８６】
なお、押圧を加える方法としては、タッチ面との接触面積が小さく一定であるタッチペンは、押圧と変位エリアとの関係が一意に決められ、押圧検出が容易で誤差が少なくなるので好ましい。但し、後述するように、指であっても押圧検出は可能である。
【００８７】
図８は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、押圧と変位ポイント数との関係を示した図である。縦軸の変位ポイント数は、変位エリア内の変位ポイントの全数を数えることで求めた。本実施形態では、変位ポイント数カウント部５がこれを行う。
【００８８】
図８より、例えば押圧が１のときに比べて押圧が１．２のときは変位ポイント数がほぼ２倍になっており、変位ポイント数を数えることで押圧１と押圧１．２とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．４、１．８、２．７、４．５と増やしていくと、変位ポイント数は増加している。以上より、変位ポイント数を数えることで押圧の強さを検出できることがわかる。
【００８９】
押圧の強さは、図８に示すような押圧と変位ポイント数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの関係と比較することで検出することができる。より詳しくは、変位ポイント数に少なくとも１つの閾値を設定し、押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの閾値と比較することで、押圧の段階的なレベルを得ることができる。あるいは、図８に示すような押圧と変位ポイント数との関係を示す近似式を予め設定し、押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの近似式に代入することで、押圧の強さを得ることができる。本実施形態では、上記の閾値や近似式は押圧導出部６に予め設定される。そして、押圧導出部６がこの閾値や近似式を用いて押圧の強さを導出する。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、変位ポイントを数える変位ポイント数カウント部５と、変位ポイント数カウント部５が数えた変位ポイント数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部６とを備えているので、押圧の強さを検出することができるマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルを実現することができる。
【００９１】
更に、変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６を備えているので、上述した特許文献４（図１５参照）に記載されたマイクロスイッチ方式が有していた上述の問題を以下のように解決することができる。
【００９２】
即ち、特許文献４（図１５参照）では、押圧検出の感度調節を行うためには、突電極の高さを変える必要があり、そのためには突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの製造条件を変える必要があった。これに対して、本実施形態によれば、突部２５（図２Ｂ参照）の高さを変えることなく、外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで押圧検出の感度調節を行うことができる。
【００９３】
たとえば、押圧検出を３段階（押圧：弱、中、強）で行なう場合について具体的に説明する。押圧が１．２以下を弱、１．８以上を強、１．２〜１．８を中とするためには、図８より変位ポイント数の閾値を２５、７８に設定すればよい。また、押圧が１．４以下を弱、２．７以上を強、１．４〜２．７を中とするためには、図８より変位ポイント数の閾値を２５、１４１に設定すればよい。このように、変位ポイント数の閾値の設定しだいで、押圧検出の感度調節を行うことができる。したがって、特許文献４（図１５参照）のように感度調節のために製造工程を変える必要がなく、さまざまなユーザーや使用シーンに合わせて容易に感度調節ができる。
【００９４】
また、特許文献４（図１５参照）では、突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの製造において不可避的に発生する寸法バラツキによって、押圧検出感度が製品ごとに異なってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態によれば、突部２５（図２Ｂ参照）の高さのバラツキを外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで補正することができる。
【００９５】
たとえば、突部２５が、寸法バラツキにより設計値よりも高く形成されてしまった場合を考える。この場合、接触バッド２４と対向電極３４との間隔が狭くなるので、対向基板３２の変位量が設計値より小さくても接触バッド２４と対向電極３４とが接触する。従って、同じ押圧に対して図８よりも押圧変位ポイント数は多くなる。例えば、押圧が１．２以下を弱と判定する場合、突部２５の高さが設計値通りであれば、図８より変位ポイント数の閾値を２５に設定すればよい。ところが、突部２５が設計値より高い場合には、例えば押圧が１のとき押圧ポイント数は２５となり、押圧が１．２のとき押圧ポイント数は４１となり、押圧が１．４のとき押圧ポイント数は７８となるかも知れない。このような場合には、変位ポイント数の閾値を４１に変更すればよい。このように、タッチセンサ機能付き液晶パネルの検査工程において、各製品ごとに押圧と変位ポイント数との関係を調べ、これが設計値と異なる場合には、押圧導出部６の閾値の設定を変えて押圧検出感度を調節すればよい。これだけで、突部２５の寸法バラツキを容易に補正することができる。
【００９６】
更に、特許文献４（図１５参照）では、押圧検出の分解能を高めるためには、高さが異なる突電極の種類数を増やす必要があり、現実には限界があった。これに対して、本実施形態によれば、外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで押圧検出の分解能を容易に高めることができる。例えば、図６Ａ〜図６Ｇには、押圧を６段階に変えた場合、変位ポイント数がこれに応じて変化することが示されている。従って、押圧導出部６の閾値を適切に設定することにより、押圧を６段階の分解能で検出することができる。上述したように、押圧を増大させれば変位ポイント数は増大するから、閾値数を任意に設定することによって、６段階よりも高い分解能も、低い分解能も可能である。
【００９７】
上記の説明では、マイクロスイッチ方式である変位検出部３０を備えたタッチセンサ機能付き液晶パネルを主として説明した。しかしながら、本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルは、液晶容量方式の変位検出部を備えていても良い。液晶容量方式では、変位検出部を構成する静電容量の変化に応じて変化する検出電圧を、変位ポイント検出部３がコンパレータで設定した基準値（閾値）と比較して二値化する。従って、これより後段の座標検出部４や変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６での信号処理はマイクロスイッチ方式の場合と同様に行うことができる。よって、検出電圧をアナログ量のまま処理するためにノイズの影響を受けやすく、押圧の強さを正確に検出することが困難であるという上述した特許文献５（図１６参照）に記載された従来の液晶容量方式の問題は、本実施形態では解消される。
【００９８】
（実施形態２）
実施形態１では、変位ポイント数カウント部５は、図６Ａ〜図６Ｇに示した二次元的に拡がる変位エリアを構成する変位ポイントの全数を数えた。これに対して、本実施形態２では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数える。即ち、変位エリアのＸ軸方向幅が最大となるＹ軸方向位置においてＸ軸方向に並ぶ変位ポイント数を数える。
【００９９】
図９は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数（Ｘ軸方向の変位ポイント最大数）と押圧との関係を示した図である。図９より、たとえば押圧が１のときに比べて押圧が１．４のときは、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数が１．６倍になっており、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧１と押圧１．４とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．８、２．７、４．５と増やしていくと、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数は増加している。以上より、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧の強さを検出できることがわかる。
【０１００】
押圧の強さは、図９に示すような押圧とＸ軸方向の変位ポイント最大数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときのＸ軸方向の変位ポイント最大数をこの関係と比較することで検出することができる。
【０１０１】
本実施形態２は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【０１０２】
更に、本実施形態２では、実施形態１のように変位ポイント数カウント部５が変位エリア内の変位ポイントの全数を数える必要がないのでカウント時間を短縮化することができ、また、処理すべきデータ量が減少するので押圧導出部６での演算時間を短縮化することができる。
【０１０３】
（実施形態３）
実施形態２では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数えた。これに対して、本実施形態３では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数える。即ち、変位エリアのＹ軸方向幅が最大となるＸ軸方向位置においてＹ軸方向に並ぶ変位ポイント数を数える。
【０１０４】
図１０は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数（Ｙ軸方向の変位ポイント最大数）と押圧との関係を示した図である。図１０より、たとえば押圧が１のときに比べて押圧が１．２のときは、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数が２倍になっており、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧１と押圧１．２とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．４、１．８、２．７、４．５と増やしていくと、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数は増加している。以上より、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数を数えることでも押圧の強さを検出できることがわかる。
【０１０５】
押圧の強さは、図１０に示すような押圧とＹ軸方向の変位ポイント最大数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときのＹ軸方向の変位ポイント最大数をこの関係と比較することで検出することができる。
【０１０６】
本実施形態３は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【０１０７】
更に、本実施形態３では、実施形態１のように変位ポイント数カウント部５が変位エリア内の変位ポイントの全数を数える必要がないのでカウント時間を短縮化することができ、また、処理すべきデータ量が減少するので押圧導出部６での演算時間を短縮化することができる。
【０１０８】
（実施形態４）
押圧を加える方法として、実施形態１〜３では主としてタッチペンを用いる場合を説明した。本実施形態４では、指を用いる場合を説明する。
【０１０９】
指を用いて押圧を加える場合、指の大きさが個々人によって異なるために、変位ポイント数と押圧との関係を一意的に決めることは難しい。図１１Ａ及び図１１Ｂは、指の大きさによって変位ポイント（変位エリアの大きさ）が変化する様子を示した図である。図７Ａ及び図７Ｂと同様に、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされており、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位無しと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は白抜きで表示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに模式的に示されているように、押圧が同じであっても、図１１Ａに示す細い指５２より、図１１Ｂに示す太い指５３で押圧した場合には、より多くの変位検出部３０で接触バッド２４と対向電極３４とが接触し、変位ポイント数が多くなることが理解できる（変位ポイント数は、図１１Ａでは４個、図１１Ｂでは６個である）。
【０１１０】
仮に細い指５２を基準に押圧検出をすることに設定してしまうと、太い指５３の人は、弱く押しただけで、細い指５２の人が強く押したときと同数程度の変位ポイント数がカウントされて強押と検出されてしまう。したがって、太い指の人は弱押の機能が使いにくいという問題が生じる。
【０１１１】
逆に、太い指５３を基準に押圧検出をすることに設定してしまうと、細い指５２の人は、太い指の人と比べて、同じ変位ポイント数をカウントさせるためにより強く押さねばならなくなり、疲労を感じるという問題が生じる。
【０１１２】
以上の問題の一解決法として、平均的な大きさの指に合わせて押圧検出基準を設定するという方法がある。この方法では、平均的な大きさの指からかけ離れた大きさの指の人には、使いにくさを感じる可能性がある。
【０１１３】
本実施形態は、別の解決法を提案する。即ち、本実施形態では、押圧導出部６での押圧検出を、実施形態１〜３のように変位ポイント数の絶対数を基準に行うのではなく、押圧動作中の変位ポイント数の変化量（即ち押圧の強さの変化）を基準に行う。
【０１１４】
図１２は、本発明の実施形態４に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。本実施形態４では押圧導出部６が記憶部６ａと比較演算部６ｂとを備える点で図１の押圧導出部６と異なる。
【０１１５】
以下に、本実施形態での押圧検出を、具体例を挙げて説明する。
【０１１６】
指による押圧動作を時間を追って考えると、最初に指でタッチ面に軽く触れ、次いで強くタッチ面を押し込む動作が一般的に考えられる。
【０１１７】
そこで、最初に指でタッチ面に軽く触れた時点での変位ポイント数を変位ポイント数カウント部５により数えて、その数を記憶部６ａに記憶させる。そして、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数のデータと、変位ポイント数カウント部５で数えた変位ポイント数のデータとを、比較演算部６ｂに送る。比較演算部６ｂは、両データを比較演算する。比較演算部６ｂは、両データがゼロでなく、且つ、両データの差はゼロであるから、弱押との強さ情報８を出力する。例えば、最初に指でタッチ面に軽く触れたときの変位ポイント数は、図１３Ａに示すように細い指５２であれば４個であり、図１４Ａに示すように太い指５３であれば６個である。このように、指の大きさによって変位ポイント数は異なるが、いずれの場合も弱押と判断される。
【０１１８】
その後、強い力でタッチ面を押し込むと、変位ポイント数は増加する。このときの変位ポイント数を変位ポイント数カウント部５により数えて、その変位ポイント数のデータを比較演算部６ｂに送る。比較演算部６ｂは、変位ポイント数カウント部５から送られた変位ポイント数のデータと、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数のデータとを比較演算する。比較演算部６ｂは、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数に対する、変位ポイント数カウント部５から送られた変位ポイント数の変化量（増加量）を算出し、その変化量に応じた強さ情報８を出力する。例えば、細い指５２であれば、強く押し込んだときの変位ポイント数は図１３Ｂに示すように８個であり、図１３Ａに比べて変位ポイント数の増加量は４個であるから、図１３Ｂでの押圧は強押と判断される。また、太い指５２であれば、強く押し込んだときの変位ポイント数は図１４Ｂに示すように１０個であり、図１４Ａに比べて変位ポイント数の増加量は４個であるから、図１４Ｂでの押圧も強押と判断される。このように、指の大きさによって変位ポイント数は異なるが、いずれの場合も変位ポイント数の増加量が同じであるので強押と判断される。
【０１１９】
上記の具体例では、変位ポイント数の増加量が４個以上であれば強押と判断されるように設定されているが、変位ポイント数の増加量を判定するための閾値の値や閾値数はこれに限定されない。例えば、変位ポイント数の増加量が、４個以上８個未満であれば中押と判断し、８個以上であれば強押と判断するなど、押圧検出の分解能を任意に設定することができる。
【０１２０】
なお、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂでは、図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされている。
【０１２１】
上記の説明では、変位ポイント数カウント部５が、実施形態２，３で説明したように、変位エリアのＸ軸方向又はＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数えたが、変位エリアを構成する変位ポイントの全数を数えてもよい。但し、前者は後者に比べて、変位ポイント数カウント部５でのカウント時間を短縮化することができ、また、押圧導出部６での演算時間を短縮化することができるので、好ましい。
【０１２２】
以上のように、実施形態４では、変位ポイント数の絶対数によらずに押圧の強さを検出するので、指の大きさに関わらず正確な押圧検出ができる。また、本実施形態４は指で押圧する場合に限定されず、タッチペンで押圧する場合にも適用することができる。
【０１２３】
本実施形態４は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の利用分野は、特に制限はないが、押圧の違いにより異なる情報入力が可能になることから、パソコン、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯電話、カーナビゲーションなどの各種情報機器のタッチセンサ機能付き液晶パネルとして広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
２ タッチパネル
３ 変位ポイント検出部
４ 座標検出部
５ 変位ポイント数カウント部
６ 押圧導出部
６ａ 記憶部
６ｂ 比較演算部
２４ 接触パッド
２５ 突部
３０ 変位検出部
３１ ＴＦＴ基板
３２ 対向基板
３４ 対向電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ機能を備えた液晶パネルに関する。特に、タッチ位置（押圧位置）に加えてタッチ圧（押圧）をも検出するタッチセンサ機能を備えた液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示面にタッチセンサ機能を付与することで、情報入力装置としても使用可能な画像表示装置が実用化されている。このような画像表示装置では、一般に、使用者が指やタッチペン等で触れた画像表示面上の位置（タッチ位置）を検出する。
【０００３】
近年、タッチ位置に加えて、押圧の強さを検出し、押圧の強さに応じて異なる指示を与えることができるタッチセンサ機能を有するタッチパネルを、液晶パネル等の画像表示装置上に搭載した情報入力装置が提案されている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００４】
上記とは異なり、液晶パネル内にタッチセンサ機能を実現するための検出素子を組み込んだタッチセンサ機能付き液晶パネルが知られている。このような液晶パネルとしては、検出方式の違いにより、インセル型マイクロスイッチ方式（以下、単に「マイクロスイッチ方式」という）や液晶容量方式が知られている。
【０００５】
マイクロスイッチ方式では、液晶セル内に設けたスイッチ電極が、荷重を加えた際に、接触導通するのを検出する。特許文献４には、押圧を検出可能なマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルが記載されている。図１５を用いて、特許文献４に記載されたマイクロスイッチ方式において押圧を検出する原理を説明する。
【０００６】
液晶９０１に電圧を印加する画素電極や、画素電極に接続された薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）等が形成されたＴＦＴ基板９０２と、対向電極が形成された対向基板９０３とが、スペーサ９０４によって一定距離を隔てて対向している。ＴＦＴ基板９０２には、高さが異なる第１突電極９０５ａ、第２突電極９０５ｂ、第３突電極９０５ｃが形成されている。指９０６又はタッチペン９０７で対向基板９０３の表面を押圧すると、対向基板９０３が撓み、対向基板９０３とＴＦＴ基板９０２との間隔が狭くなる。押圧の強さに応じて対向基板９０３の撓み量が変化する。押圧が弱いときには、対向基板９０３の対向電極は最も高い第１突電極９０５ａのみに接触し、押圧が強くなるにしたがって、第２突電極９０５ｂ、更に第３突電極９０５ｃにも接触するようになる。このように対向電極が接触する突電極の種類の変化により押圧を検出できる。
【０００７】
液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルが特許文献５に記載されており、その検出原理を図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。液晶９１１を挟む一対の基板９１２，９１３に互いに対向するように一対の電極を形成して、液晶セル内に静電容量を形成する。図１６Ｂに示すように、表示面側の基板９１２が押圧されると、基板９１２，９１３の間隔が狭まり、静電容量が変化する。静電容量の変化を薄膜トランジスタを利用して電流値の変化に変換し、積分回路で所定期間内の電流値を積分して検出電圧として出力させる。押圧の強さに応じて静電容量が変化するので、検出電圧も変化する。従って、検出電圧の強さを検出することにより、押圧を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２０３０４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６００８号公報
【特許文献３】特開２００８−２７６３６９号公報
【特許文献４】特開２００７−５８０７０号公報
【特許文献５】特開２００８−５８９２５号公報
【特許文献６】特開２００６−１３３７８８号公報
【特許文献７】特開２００８−６５３０２号公報
【特許文献８】特開２００７−１２８５１４号公報
【特許文献９】特開２００７−４８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、押圧検出が可能な上記の従来のタッチセンサ機能付き液晶パネルは以下の問題を有している。
【００１０】
図１５に示した従来のマイクロスイッチ方式では、押圧検出の感度調節を行うためには、突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの高さを変える必要がある。そのためには、突電極の製造条件を変える必要があり、突電極の製造工程で使用するマスクを新たに作ったり、フォトリソグラフィーにおける露光条件を変えたりするなどの手間がかかり、コストが増大する。従って、このタッチセンサ機能付き液晶パネルのユーザーごとに、または使用シーンに応じて感度調節することが難しい。
【００１１】
突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの高さの寸法精度が押圧検出の感度に直接影響を及ぼす。従って、突電極の製造において不可避的に発生する寸法バラツキによって、押圧検出感度が製品ごとに異なることは避けられない。
【００１２】
更に、押圧検出の分解能を高めるためには、高さが異なる突電極の種類数を増やす必要があり、そのためには、製造において寸法バラツキを極めて小さく制御する必要がある。ところが、実際に製造可能な突電極の種類数には限界があり、従って押圧検出の分解能にも限界がある。
【００１３】
一方、図１６に示した従来の液晶容量方式で出力される検出電圧は、押圧の強さに応じて変化するアナログ量である。従って、検出電圧は、ノイズの影響を受けやすい。ノイズの影響を受けて検出電圧が変化すると、押圧を正確に検出することができない。
【００１４】
本発明は、上記の従来の問題が解決された、押圧検出が可能なタッチセンサ機能付き液晶パネルを提供することを目的とする。即ち、本発明の目的は、押圧検出の感度を、製造工程を変更することなく調節可能にすることにある。本発明の別の目的は、製造上不可避的に発生する寸法バラツキを補正することにある。本発明の更に別の目的は、押圧検出の分解能を、容易に高めることを可能にすることにある。本発明の更に別の目的は、ノイズの影響を受けにくい押圧検出を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルは、対向する一対の基板、及び前記一対の基板間に設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板が押圧されて変位することによって信号を出力する複数の変位検出部を備えたタッチパネルと、前記複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、前記複数の変位検出部のそれぞれの位置での前記一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部と、前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって前記一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して、前記押圧の位置に関する情報を導き出す座標検出部と、前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、押圧位置に加えて押圧の強さの検出が可能なタッチセンサ機能付き液晶パネルを提供することができる。
【００１７】
しかも、変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、変位ポイント数カウント部が数えた変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部とを備えるので、押圧検出の感度を製造工程を変更することなく調節することができ、製造上不可避的に発生する寸法バラツキを補正することができ、更に、押圧検出の分解能を容易に高めることができる。
【００１８】
また、複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部を備えるので、押圧検出に対するノイズの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【図２】図２Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、マイクロスイッチ方式の変位検出部を備えた画素の回路図である。図２Ｂは、図２Ａの変位検出部の概略構成を示した断面図である。
【図３】図３Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、変位検出部からの出力信号を処理する変位ポイント検出部のブロック図である。図３Ｂは、そのタイミングチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルを構成する対向基板の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルをタッチペンで押圧試験を行っている様子を示した側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンによる押圧無しのときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．０の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．２の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．４の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで１．８の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで２．７の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、タッチペンで４．５の押圧を印加したときに対向基板の変位有りと検出された変位ポイントの分布を示した図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、押圧の強さによって変位エリアの大きさが変化する様子を説明する断面図である。
【図８】図８は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図９】図９は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルの一実施例において、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数と押圧との関係を示した図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、指の大きさによって変位ポイント（変位エリアの大きさ）が変化する様子を説明する断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態４に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【図１３】図１３Ａは細い指が最初にタッチ面を軽く触れたときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図であり、図１３Ｂは続いて細い指がタッチ面を強く押し込んだときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図である。
【図１４】図１４Ａは太い指が最初にタッチ面を軽く触れたときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図であり、図１４Ｂは続いて太い指がタッチ面を強く押し込んだときの変位ポイント（変位エリアの大きさ）を示した断面図である。
【図１５】図１５は、従来のマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、押圧を検出する原理を説明する断面図である。
【図１６】図１６Ａは従来の液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルの概略構成を示した断面図、図１６Ｂは従来の液晶容量方式タッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、押圧を検出する原理を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記の本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極を備え、前記一方の基板が変位することによって前記一対の電極が接触して前記信号を出力することが好ましい。これにより、マイクロスイッチ方式の変位検出部を構成することができる。
【００２１】
あるいは、前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極によって構成される静電容量を備え、前記一方の基板が変位することによって生じる前記静電容量の変化に応じた信号を出力しても良い。これにより、液晶容量方式の変位検出部を構成することができる。
【００２２】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出され変位検出部の全数を数えても良い。これにより、より正確に押圧検出を行うことができる。
【００２３】
あるいは、前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部によって構成される変位エリアの、前記複数の変位検出部が配列された直交する２方向のうちの一方に沿った最大幅を構成する変位検出部の数を数えても良い。これにより、変位検出部の数のカウント時間やその後の演算時間を短縮化することができる。
【００２４】
前記押圧導出部は、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧との関係と比較して、前記押圧の強さに関する情報を導き出すことが好ましい。変位有りと検出された変位検出部の数と押圧とは相関関係を有するので、正確且つ迅速な押圧検出が可能になる。
【００２５】
あるいは、前記押圧導出部は、押圧動作の初期において前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を記憶する記憶部と、押圧動作中に前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、前記記憶部に記憶された前記変位検出部の数と比較演算する比較演算部とを備えても良い。これにより、例えば指の大きさによる押圧検出の違いを少なくすることができる。
【００２６】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。
【００２８】
本実施形態１のタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部は、タッチパネル２、変位ポイント検出部３、座標検出部４、変位ポイント数カウント部５、押圧導出部６を備える。
【００２９】
タッチパネル２は、対向する一対の基板と、この一対の基板間に設けられた複数の変位検出部とを備える。
【００３０】
一対の基板としては、例えば液晶パネルを構成する、液晶を挟持する一対の透光性基板を用いることができる。
【００３１】
複数の変位検出部は、一対の基板のうちの一方の基板（タッチ基板）の表面（タッチ面、通常は画像表示面である。）が押圧されたとき、その押圧によって生じる当該タッチ基板の変位（即ち、一対の基板の間隔の変化）に応じた信号を出力する。変位検出部は、タッチパネル２のタッチ面と平行な面内に離散的に、好ましくは格子点状に配置される。例えば、液晶パネルの赤・緑・青の各色の絵素ごとに１つの変位検出部を設けてもよいし、赤・緑・青の３絵素によって構成される画素（カラー画素）ごとに１つの変位検出部を設けてもよいし、複数の画素ごとに１つの変位検出部を設けてもよい。
【００３２】
変位検出部の具体的構成は、特に制限はなく、例えばマイクロスイッチ方式や液晶容量方式を用いることができる。
【００３３】
マイクロスイッチ方式は、一対の基板の対向面にそれぞれ形成した一対の電極（マイクロスイッチ）が、押圧によって接触導通するのを検出する方式である。本発明では、マイクロスイッチ方式の具体的構成に制限はなく、例えば公知のマイクロスイッチ方式（例えば、特許文献６，７参照）を用いることができる。
【００３４】
液晶容量方式は、一対の基板の対向面に液層を挟んで対向して形成した一対の電極によって構成される静電容量が、押圧によって一対の電極間隔が狭まることによって変化するのを検出する方式である。本発明では、液晶容量方式の具体的構成に制限はなく、例えば公知の液晶容量方式（例えば、特許文献５，８，９参照）を用いることができる。
【００３５】
変位ポイント検出部３は、上記の複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、複数の変位検出部のそれぞれの位置での上記タッチ基板の変位（即ち、一対の基板の間隔の変化）の有無を二値的に検出する。例えば、変位検出部に接続された検出ラインの電圧をコンパレータで設定した基準値（閾値）と比較して二値化する。例えば、変位検出部から閾値より大きな出力電圧が得られた場合にはタッチ基板の変位有り（タッチ有り）と判断し、そうでない場合にはタッチ基板の変位無し（タッチ無し）と判断する。これを複数の変位検出部のそれぞれに対して行う。
【００３６】
座標検出部４は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部３がタッチ基板の変位有りと検出した変位検出部の座標を検出して、押圧の位置に関する情報（位置情報）７を導き出す。押圧位置情報７の導出方法も、特に制限はなく、例えば公知の方法を用いることができる。
【００３７】
上記のタッチパネル２、変位ポイント検出部３、座標検出部４は、従来より公知のタッチパネルと同様に構成することができる。本発明では、更に変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６を備える点に特徴を有する。
【００３８】
変位ポイント数カウント部５は、複数の変位検出部のうち、変位ポイント検出部３によってタッチ基板の変位有りと検出された変位検出部の数を数えて出力する。
【００３９】
押圧導出部６は、変位ポイント数カウント部５が数えた変位検出部の数に基づいて、押圧の強さに関する情報（強さ情報）８を導き出す。例えば、タッチ基板の変位有りと検出された変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧の強さとの関係と比較して、押圧の強さに関する情報８を導出する、これによって、タッチ位置に加えて、押圧をも検出することができるタッチセンサ機能を実現することができる。
【００４０】
以下に、各部をより詳細に説明する。
【００４１】
最初に、タッチパネル２に形成される複数の変位検出部を説明する。
【００４２】
図２Ａは、本発明の実施形態１に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルにおいて、マイクロスイッチ方式の変位検出部を備えた画素の回路図である。図２Ｂは、図２Ａの変位検出部の概略構成を示した断面図である。
【００４３】
図２Ａに示すように、液晶パネルのＴＦＴ基板３１（後述する図２Ｂ参照）上に、表示データが印加される、Ｙ軸と平行なソースライン１１と、順次走査を行うための、Ｘ軸と平行なゲートライン１２とがマトリックス状に形成されている。ソースライン１１とゲートライン１２とが交差する位置に、絵素電極１３が接続された画素駆動用の薄膜トランジスタ（以下、画素駆動用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）という）１４が形成されている。以上の構成は、特に制限はなく、例えば公知の液晶パネルと同じであってもよい。
【００４４】
本実施形態では、更に、ＴＦＴ基板３１上に、Ｙ軸と平行な検出ライン２１と、Ｘ軸と平行なスキャンライン２２が形成され、検出ライン２１とスキャンライン２２とが交差する位置に、変位検出用の薄膜トランジスタ（以下、検出用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）という）２３と接触パッド２４とが形成されている。検出用ＴＦＴ２３のゲート電極はスキャンライン２２に接続され、検出用ＴＦＴ２３のソース電極は接触パッド２４に接続され、検出用ＴＦＴ２３のドレイン電極は検出ライン２１に接続されている。
【００４５】
図２Ｂは、接触パッド２４を通る面に沿った液晶パネルの断面図である。ＴＦＴ基板３１とタッチ基板としての対向基板３２とが液晶３３を挟んで対向している。ＴＦＴ基板３１の対向基板３２と対向する側の面には接触パッド２４が形成され、対向基板３２上の接触パッド２４が対向する位置には凸部２５が形成されている。ＴＦＴ基板３１上の多数の絵素電極１３がマトリクス状に配列形成された領域と対向する対向基板３２の領域には、凸部２５を覆うように透明な対向電極３４が形成されている。
【００４６】
ＴＦＴ基板３１に形成された接触バッド２４と、対向基板３２に形成された対向電極３４とが、マイクロスイッチ方式の変位検出部３０を構成する。
【００４７】
ＴＦＴ基板３１の対向基板３２と対向する側の面には、配向膜が形成されるが、図２Ｂではそれらの図示を省略している。対向基板３２のＴＦＴ基板３１と対向する側の面には、赤、緑、青の色層（カラーフィルタ）と、これらの色層間の光漏れを防止するブラックマトリックスとを含むカラーフィルタ層や、配向膜が形成されているが、図２Ｂではそれらの図示を省略している。更に、図示していないが、ＴＦＴ基板３１及び対向基板３２を挟むように、一対の偏光フィルムが設けられる。
【００４８】
対向基板３２のＴＦＴ基板３１とは反対側の面に、指やタッチペンなどによる押力が加えられると、対向基板３２が撓んでその位置が変化し、対向基板３２とＴＦＴ基板３１との間隔が狭まる。そして、対向電極３４が接触パッド２４に接触すると、対向電極３４に印加された対向電圧が接触パッド２４に印加される。この接触パッド２４に印加された対向電圧を検出ライン２１を介して検出することで、当該接触パッド２４の位置で、対向基板３２が変位したこと、即ち、タッチペンや指等でタッチされたことを検出する。
【００４９】
具体的には、複数のスキャンライン２２の電位を順次Ｈ（High）に切り替える。スキャンライン２２に電位Ｈが与えられると、電位Ｈが与えられた期間中、当該スキャンライン２２に接続された検出用ＴＦＴ２３がオン状態となり、接触パッド２４に印加された対向電圧が検出ライン２１に出力される。複数の検出ライン２１の各出力電圧を検出すれば、電位Ｈが与えられたスキャンライン２２上において対向基板３２が変位した位置を検出することができる。複数のスキャンライン２２のうち電位Ｈが与えられるスキャンライン２２を順次切り替える（走査する）ことにより、一画面内で対向基板３２が変位した位置を検出することができる。
【００５０】
図３Ａは、ＴＦＴ基板３１に形成された接触バッド２４と、対向基板３２に形成された対向電極３４とから構成される変位検出部３０からの出力信号を処理する変位ポイント検出部３のブロック図であり、図３Ｂは、そのタイミングチャートである。これらを用いて、変位ポイント検出部３の動作を説明する。
【００５１】
最初に、リセットスイッチＲＳＴがオンされ、検出ライン２１の電位をＧＮＤにリセットする。
【００５２】
次いで、スキャンドライバ２６があるスキャンライン２２に電位Ｈを印加する。その結果、検出用ＴＦＴ２３がオン状態となる。このとき、この検出用ＴＦＴ２３に接続された変位検出部３０の対向電極３４と接触パッド２４とが接触していると（「接触時」）、対向電極３４から印加された対向電位が接触パッド２４を通じて検出ライン２１に出力される。対向電極３４と接触パッド２４とが接触していないと（「非接触時」）、検出ライン２１の電圧はＧＮＤのままである。
【００５３】
次いで、検出スイッチＤＥＴがオンされる。コンパレータ３５は、検出ライン２１の電圧を、予め設定された基準電圧ＲＥＦと比較する。そして、検出ライン２１の電圧が基準電圧ＲＥＦより高い場合には、対向基板３２の変位有りと判断して電圧Ｈ（High）を出力し、検出ライン２１の電圧が基準電圧ＲＥＦより低い場合には、対向基板３２の変位無しと判断して電圧Ｌ（Low）を出力する。
【００５４】
以上のようにして、コンパレータ３５を含む変位ポイント検出部３は、変位検出部３０の位置での対向基板３２の変位の有無を二値的に検出する。
【００５５】
以下に、図２Ｂに示した変位検出部３０を含むタッチパネル２の製造方法を説明する。なお、以下の製造方法は一例であって、本発明は以下の製造方法に限定されないことはいうまでもない。
【００５６】
最初に、図４に示すように凸部２５等を含む対向基板３２の製造方法の一例を説明する。
【００５７】
まず、対向基板３２の基材としてのガラス基板４０を用意する。ガラス基板４０としては、石英ガラス等の透光性を有する基板を用いることができる。
【００５８】
このガラス基板４０上に親水性樹脂を含有する感光性レジスト層を形成する。そして、この感光性レジスト層をブラックマトリクス用のフォトマスクを介して露光し、その後、現像することにより、ブラックマトリクス用パターンを形成する。次に、ガラス基板４０上のブラックマトリクス用パターンを無電解めっき液に接触させることにより、パターン内に金属粒子を析出させて黒化せしめ、ブラックマトリクス４１を形成する。ブラックマトリクス４１は、後述する赤、緑、青の各色層が形成される開口である光透過部４２を有している。更に、隣り合う光透過部４２の間に、突部２５及び後述するフォトスペーサ４８を形成するための略矩形状の領域を有している。
【００５９】
次いで、ガラス基板４０上の所定領域に赤の顔料が分散された樹脂フィルム（ドライフィルム）を全面にラミネートし、露光、現像及びベーク（熱処理）を行って、光透過部４２内に赤色の色層４３（図示せず）を形成する。次に、赤色の色層４３に重ねて、緑色の顔料が所定領域に分散された樹脂フィルムを全面にラミネートし、露光、現像及びベーク（熱処理）を行って、赤色の色層の隣の光透過部４２内に緑色の色層４４を形成する。同様に、緑色の色層と赤色の色層との間の光透過部４２内に青色の色層４５を形成する。赤、緑及び青の各色層は、互いにストライプ配列となるように形成する。この際、赤、緑、青のいずれかの色層（本実施形態では青色の色層４５）を、ブラックマトリクス４１の略矩形状の領域内の所定領域にも形成して、スペーサ台座部４６とする。
【００６０】
なお、赤、緑、青の各色層の形成方法は、上述した樹脂フィルムをラミネートする方法に限定されず、例えば、顔料が分散された感光性樹脂材料をスピンコート、スリットコート等によりガラス基板３２の全面に塗布して形成してもよい。さらに、赤、緑、青の各色層の形成順序は、上記に限定されず、他の順序でもよい。
【００６１】
次いで、フォトリソフォトリソグラフィー法を用いて感光性樹脂等からなる突部２５をブラックマトリクス４１の略矩形状の領域に形成する。
【００６２】
次いで、ブラックマトリクス４１、色層４３，４４，４４、スペーサ台座部４６、突部２５上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を蒸着して透明電極４７を形成する。
【００６３】
次いで、フォトリソフォトリソグラフィー法を用いて感光性樹脂等からなるフォトスペーサ４８をスペーサ台座部４６の領域内に透明電極４７上に形成する。フォトスペーサ４８は、ＴＦＴ基板３１と対向基板３２との間隔を一定に維持するためのものである。
【００６４】
次いで、ブラックマトリクス４１、色層４３，４４，４４、スペーサ台座部４６、突部２５及びフォトスペーサ４８を覆うように配向膜４９を形成する。
【００６５】
次いで、配向膜４９にラビングにより以下の手法により配向処理を施す。まず、ガラス基板４０を配向膜４９を上に向けてステージ上に固定する。次に、ラビング布等が巻かれた円筒状のラビングローラで、ステージ上に固定されたガラス基板４０の配向膜４９の表面を所定の圧力でラビングする。
【００６６】
最後に、突部２５上の配光膜４９をフォトリソグラフィー法及びアッシング法により除去する。
【００６７】
かくして、図４に示す対向基板３２が得られる。
【００６８】
次に、ＴＦＴ基板３１の製造方法の一例を説明する。
【００６９】
上述したように、本実施形態では、ＴＦＴ基板３１上に、検出ライン２１、スキャンライン２２、検出用ＴＦＴ２３、接触パッド２４を形成する必要がある（図２Ａ参照）点で、従来のＴＦＴ基板と異なる。但し、検出ライン２１及びスキャンライン２２はソースライン１１及びゲートライン１２と、検出用ＴＦＴ２３は画素駆動用ＴＦＴ１４と、接触パッド２４は絵素電極１３と、それぞれ同様に形成することができる。従って、従来から公知のＴＦＴ基板の製造方法を応用することで本実施形態のＴＦＴ基板３１を製造することができる。但し、接触パッド２４は、対向基板３２の突部２５の頂部に形成された対向電極３４とともにマイクロスイッチ方式の変位検出部３０を構成する必要があるので（図２Ｂ参照）、配向膜に覆われる絵素電極１３と異なり、露出される必要がある点に注意を要する。
【００７０】
最初に、ＴＦＴ基板３１の基材としてのガラス基板を用意する。ガラス基板としては、石英ガラス等の透光性を有する基板を用いることができる。
【００７１】
このガラス基板上に、Ｔａ又はＡｌ／Ｔｉからなる薄膜をスパッタ法により形成し、パターニングしてゲート電極を形成する。
【００７２】
次いで、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜を形成し、ａ−Ｓｉ半導体層をパターニングして形成する。
【００７３】
次いで、ドレイン電極及びソース電極を形成する。
【００７４】
次いで、チャンネル保護膜としてＳｉＮｘを形成し、層間絶縁膜を形成する。次いで、コンタクトホールを形成する。
【００７５】
次に、ＩＴＯを真空蒸着して、透明電極である絵素電極１３及び接触パッド２４を形成する。
【００７６】
次いで、配向膜を設け、ラビングにより配向処理を施す。
【００７７】
最後に、接触パッド２４上の配光膜をフォトリソグラフィー法及びアッシング法により除去する。
【００７８】
かくして、ＴＦＴ基板３１が得られる。
【００７９】
上記のようにして得られた対向基板３２とＴＦＴ基板３１とを公知の方法で貼り合わせ、これらの間に液晶３３を注入することで、タッチパネル２を得ることができる。
【００８０】
以上のように構成された本実施形態のタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ機能について説明する。
【００８１】
図５に示すように、本実施形態に係るタッチパネル２を試作し、プッシュプルゲージ（DIGITAL FORCE GAUGE ZP-20N（IMADA）、図示せず）の触針に、直径０．８ｍｍで半球形の先端を備えたタッチペン５１を接続して、タッチパネル２のタッチ面を、垂直方向に押圧した。
【００８２】
ある程度以上の押圧を加えると、対向基板３２が変位し、変位検出部３０を構成する接触バッド２４と対向電極３４とが接触し（図２Ｂ参照）、検出ライン２１から対向電極３４に印加された対向電位が出力される。図３Ａ、図３Ｂで説明したように、変位ポイント検出部３は、検出ライン２１の電位に基づいて、対向基板３２の変位の有無、即ち接触バッド２４と対向電極３４との接触の有無を検出する。座標検出部４は、変位ポイント検出部３が、接触バッド２４と対向電極３４との接触有り（即ち、対向基板３２の変位有り）と判断した変位検出部３０の座標を導出する。
【００８３】
図６Ａ〜図６Ｇは、Ｘ軸方向６４ポイント×Ｙ軸方向６４ポイントにマトリクス状に変位検出部３０が配置された領域の中央にタッチペン５１で所定の押圧を印加したときに、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０の位置（以下、「変位ポイント」という）を示した図である。図６Ａは押圧無し（非タッチ時）の場合を示し、図６Ｂから図６Ｇにいくにしたがって、押圧を徐々に強くしている。各図に付記した押圧の値は、押圧無しの状態から徐々に押圧を強くしていき、最初に変位ポイントが検出されたときの押圧強さを１として規格化したものである。図６Ａ〜図６Ｇにおいて、変位ポイントは黒色で塗られている。図６Ａ〜図６Ｇより、押圧を強くすると、変位ポイントが分布する領域（以下、「変位エリア」という）がほぼ同心円状に拡大することがわかる。
【００８４】
図７Ａ及び図７Ｂに、タッチペン５１によって押圧された対向基板３２の変形を模式的に示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされており、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位無しと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は白抜きで表示されている。相対的に弱い押力が印加された図７Ａに比べて、相対的に強い押力が印加された図７Ｂでは、対向基板３２が変形する領域がタッチペン５１との接触位置近傍の領域以外にも拡大し、変位エリアが拡大していることが理解できる。
【００８５】
どの程度の押力を加えたとき、変位エリアがどの程度の大きさになるかは、対向基板３２を構成するガラス基板４０の厚さ、接触バッド２４と対向電極３４との間隔（即ち、凸部２５の高さ、液晶セルギャップなど）等を変えることにより、任意に変えることができる。しかしながら、押圧を増大させれば、対向基板３２の変位量が増大し、変位エリアが拡大するという関係は、上記の条件に依らず成り立つ。したがって、本発明は、特定の構造や仕様を有するタッチパネル２に限定的に適用されるものではない。
【００８６】
なお、押圧を加える方法としては、タッチ面との接触面積が小さく一定であるタッチペンは、押圧と変位エリアとの関係が一意に決められ、押圧検出が容易で誤差が少なくなるので好ましい。但し、後述するように、指であっても押圧検出は可能である。
【００８７】
図８は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、押圧と変位ポイント数との関係を示した図である。縦軸の変位ポイント数は、変位エリア内の変位ポイントの全数を数えることで求めた。本実施形態では、変位ポイント数カウント部５がこれを行う。
【００８８】
図８より、例えば押圧が１のときに比べて押圧が１．２のときは変位ポイント数がほぼ２倍になっており、変位ポイント数を数えることで押圧１と押圧１．２とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．４、１．８、２．７、４．５と増やしていくと、変位ポイント数は増加している。以上より、変位ポイント数を数えることで押圧の強さを検出できることがわかる。
【００８９】
押圧の強さは、図８に示すような押圧と変位ポイント数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの関係と比較することで検出することができる。より詳しくは、変位ポイント数に少なくとも１つの閾値を設定し、押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの閾値と比較することで、押圧の段階的なレベルを得ることができる。あるいは、図８に示すような押圧と変位ポイント数との関係を示す近似式を予め設定し、押圧が加えられたときの変位ポイント数をこの近似式に代入することで、押圧の強さを得ることができる。本実施形態では、上記の閾値や近似式は押圧導出部６に予め設定される。そして、押圧導出部６がこの閾値や近似式を用いて押圧の強さを導出する。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、変位ポイントを数える変位ポイント数カウント部５と、変位ポイント数カウント部５が数えた変位ポイント数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部６とを備えているので、押圧の強さを検出することができるマイクロスイッチ方式タッチセンサ機能付き液晶パネルを実現することができる。
【００９１】
更に、変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６を備えているので、上述した特許文献４（図１５参照）に記載されたマイクロスイッチ方式が有していた上述の問題を以下のように解決することができる。
【００９２】
即ち、特許文献４（図１５参照）では、押圧検出の感度調節を行うためには、突電極の高さを変える必要があり、そのためには突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの製造条件を変える必要があった。これに対して、本実施形態によれば、突部２５（図２Ｂ参照）の高さを変えることなく、外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで押圧検出の感度調節を行うことができる。
【００９３】
たとえば、押圧検出を３段階（押圧：弱、中、強）で行なう場合について具体的に説明する。押圧が１．２以下を弱、１．８以上を強、１．２〜１．８を中とするためには、図８より変位ポイント数の閾値を２５、７８に設定すればよい。また、押圧が１．４以下を弱、２．７以上を強、１．４〜２．７を中とするためには、図８より変位ポイント数の閾値を２５、１４１に設定すればよい。このように、変位ポイント数の閾値の設定しだいで、押圧検出の感度調節を行うことができる。したがって、特許文献４（図１５参照）のように感度調節のために製造工程を変える必要がなく、さまざまなユーザーや使用シーンに合わせて容易に感度調節ができる。
【００９４】
また、特許文献４（図１５参照）では、突電極９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃの製造において不可避的に発生する寸法バラツキによって、押圧検出感度が製品ごとに異なってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態によれば、突部２５（図２Ｂ参照）の高さのバラツキを外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで補正することができる。
【００９５】
たとえば、突部２５が、寸法バラツキにより設計値よりも高く形成されてしまった場合を考える。この場合、接触バッド２４と対向電極３４との間隔が狭くなるので、対向基板３２の変位量が設計値より小さくても接触バッド２４と対向電極３４とが接触する。従って、同じ押圧に対して図８よりも押圧変位ポイント数は多くなる。例えば、押圧が１．２以下を弱と判定する場合、突部２５の高さが設計値通りであれば、図８より変位ポイント数の閾値を２５に設定すればよい。ところが、突部２５が設計値より高い場合には、例えば押圧が１のとき押圧ポイント数は２５となり、押圧が１．２のとき押圧ポイント数は４１となり、押圧が１．４のとき押圧ポイント数は７８となるかも知れない。このような場合には、変位ポイント数の閾値を４１に変更すればよい。このように、タッチセンサ機能付き液晶パネルの検査工程において、各製品ごとに押圧と変位ポイント数との関係を調べ、これが設計値と異なる場合には、押圧導出部６の閾値の設定を変えて押圧検出感度を調節すればよい。これだけで、突部２５の寸法バラツキを容易に補正することができる。
【００９６】
更に、特許文献４（図１５参照）では、押圧検出の分解能を高めるためには、高さが異なる突電極の種類数を増やす必要があり、現実には限界があった。これに対して、本実施形態によれば、外部回路である押圧導出部６の設定を変えることで押圧検出の分解能を容易に高めることができる。例えば、図６Ａ〜図６Ｇには、押圧を６段階に変えた場合、変位ポイント数がこれに応じて変化することが示されている。従って、押圧導出部６の閾値を適切に設定することにより、押圧を６段階の分解能で検出することができる。上述したように、押圧を増大させれば変位ポイント数は増大するから、閾値数を任意に設定することによって、６段階よりも高い分解能も、低い分解能も可能である。
【００９７】
上記の説明では、マイクロスイッチ方式である変位検出部３０を備えたタッチセンサ機能付き液晶パネルを主として説明した。しかしながら、本発明のタッチセンサ機能付き液晶パネルは、液晶容量方式の変位検出部を備えていても良い。液晶容量方式では、変位検出部を構成する静電容量の変化に応じて変化する検出電圧を、変位ポイント検出部３がコンパレータで設定した基準値（閾値）と比較して二値化する。従って、これより後段の座標検出部４や変位ポイント数カウント部５及び押圧導出部６での信号処理はマイクロスイッチ方式の場合と同様に行うことができる。よって、検出電圧をアナログ量のまま処理するためにノイズの影響を受けやすく、押圧の強さを正確に検出することが困難であるという上述した特許文献５（図１６参照）に記載された従来の液晶容量方式の問題は、本実施形態では解消される。
【００９８】
（実施形態２）
実施形態１では、変位ポイント数カウント部５は、図６Ａ〜図６Ｇに示した二次元的に拡がる変位エリアを構成する変位ポイントの全数を数えた。これに対して、本実施形態２では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数える。即ち、変位エリアのＸ軸方向幅が最大となるＹ軸方向位置においてＸ軸方向に並ぶ変位ポイント数を数える。
【００９９】
図９は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数（Ｘ軸方向の変位ポイント最大数）と押圧との関係を示した図である。図９より、たとえば押圧が１のときに比べて押圧が１．４のときは、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数が１．６倍になっており、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧１と押圧１．４とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．８、２．７、４．５と増やしていくと、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数は増加している。以上より、Ｘ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧の強さを検出できることがわかる。
【０１００】
押圧の強さは、図９に示すような押圧とＸ軸方向の変位ポイント最大数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときのＸ軸方向の変位ポイント最大数をこの関係と比較することで検出することができる。
【０１０１】
本実施形態２は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【０１０２】
更に、本実施形態２では、実施形態１のように変位ポイント数カウント部５が変位エリア内の変位ポイントの全数を数える必要がないのでカウント時間を短縮化することができ、また、処理すべきデータ量が減少するので押圧導出部６での演算時間を短縮化することができる。
【０１０３】
（実施形態３）
実施形態２では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＸ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数えた。これに対して、本実施形態３では、変位ポイント数カウント部５は、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数える。即ち、変位エリアのＹ軸方向幅が最大となるＸ軸方向位置においてＹ軸方向に並ぶ変位ポイント数を数える。
【０１０４】
図１０は、図６Ａ〜図６Ｇから求めた、変位エリアのＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数（Ｙ軸方向の変位ポイント最大数）と押圧との関係を示した図である。図１０より、たとえば押圧が１のときに比べて押圧が１．２のときは、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数が２倍になっており、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数を数えることで押圧１と押圧１．２とを区別できることが分かる。さらに、押圧を１．４、１．８、２．７、４．５と増やしていくと、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数は増加している。以上より、Ｙ軸方向の変位ポイント最大数を数えることでも押圧の強さを検出できることがわかる。
【０１０５】
押圧の強さは、図１０に示すような押圧とＹ軸方向の変位ポイント最大数との関係を予め求めておき、現実に押圧が加えられたときのＹ軸方向の変位ポイント最大数をこの関係と比較することで検出することができる。
【０１０６】
本実施形態３は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【０１０７】
更に、本実施形態３では、実施形態１のように変位ポイント数カウント部５が変位エリア内の変位ポイントの全数を数える必要がないのでカウント時間を短縮化することができ、また、処理すべきデータ量が減少するので押圧導出部６での演算時間を短縮化することができる。
【０１０８】
（実施形態４）
押圧を加える方法として、実施形態１〜３では主としてタッチペンを用いる場合を説明した。本実施形態４では、指を用いる場合を説明する。
【０１０９】
指を用いて押圧を加える場合、指の大きさが個々人によって異なるために、変位ポイント数と押圧との関係を一意的に決めることは難しい。図１１Ａ及び図１１Ｂは、指の大きさによって変位ポイント（変位エリアの大きさ）が変化する様子を示した図である。図７Ａ及び図７Ｂと同様に、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされており、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位無しと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は白抜きで表示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに模式的に示されているように、押圧が同じであっても、図１１Ａに示す細い指５２より、図１１Ｂに示す太い指５３で押圧した場合には、より多くの変位検出部３０で接触バッド２４と対向電極３４とが接触し、変位ポイント数が多くなることが理解できる（変位ポイント数は、図１１Ａでは４個、図１１Ｂでは６個である）。
【０１１０】
仮に細い指５２を基準に押圧検出をすることに設定してしまうと、太い指５３の人は、弱く押しただけで、細い指５２の人が強く押したときと同数程度の変位ポイント数がカウントされて強押と検出されてしまう。したがって、太い指の人は弱押の機能が使いにくいという問題が生じる。
【０１１１】
逆に、太い指５３を基準に押圧検出をすることに設定してしまうと、細い指５２の人は、太い指の人と比べて、同じ変位ポイント数をカウントさせるためにより強く押さねばならなくなり、疲労を感じるという問題が生じる。
【０１１２】
以上の問題の一解決法として、平均的な大きさの指に合わせて押圧検出基準を設定するという方法がある。この方法では、平均的な大きさの指からかけ離れた大きさの指の人には、使いにくさを感じる可能性がある。
【０１１３】
本実施形態は、別の解決法を提案する。即ち、本実施形態では、押圧導出部６での押圧検出を、実施形態１〜３のように変位ポイント数の絶対数を基準に行うのではなく、押圧動作中の変位ポイント数の変化量（即ち押圧の強さの変化）を基準に行う。
【０１１４】
図１２は、本発明の実施形態４に係るタッチセンサ機能付き液晶パネルのタッチセンサ部のブロック図である。本実施形態４では押圧導出部６が記憶部６ａと比較演算部６ｂとを備える点で図１の押圧導出部６と異なる。
【０１１５】
以下に、本実施形態での押圧検出を、具体例を挙げて説明する。
【０１１６】
指による押圧動作を時間を追って考えると、最初に指でタッチ面に軽く触れ、次いで強くタッチ面を押し込む動作が一般的に考えられる。
【０１１７】
そこで、最初に指でタッチ面に軽く触れた時点での変位ポイント数を変位ポイント数カウント部５により数えて、その数を記憶部６ａに記憶させる。そして、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数のデータと、変位ポイント数カウント部５で数えた変位ポイント数のデータとを、比較演算部６ｂに送る。比較演算部６ｂは、両データを比較演算する。比較演算部６ｂは、両データがゼロでなく、且つ、両データの差はゼロであるから、弱押との強さ情報８を出力する。例えば、最初に指でタッチ面に軽く触れたときの変位ポイント数は、図１３Ａに示すように細い指５２であれば４個であり、図１４Ａに示すように太い指５３であれば６個である。このように、指の大きさによって変位ポイント数は異なるが、いずれの場合も弱押と判断される。
【０１１８】
その後、強い力でタッチ面を押し込むと、変位ポイント数は増加する。このときの変位ポイント数を変位ポイント数カウント部５により数えて、その変位ポイント数のデータを比較演算部６ｂに送る。比較演算部６ｂは、変位ポイント数カウント部５から送られた変位ポイント数のデータと、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数のデータとを比較演算する。比較演算部６ｂは、記憶部６ａに記憶された変位ポイント数に対する、変位ポイント数カウント部５から送られた変位ポイント数の変化量（増加量）を算出し、その変化量に応じた強さ情報８を出力する。例えば、細い指５２であれば、強く押し込んだときの変位ポイント数は図１３Ｂに示すように８個であり、図１３Ａに比べて変位ポイント数の増加量は４個であるから、図１３Ｂでの押圧は強押と判断される。また、太い指５２であれば、強く押し込んだときの変位ポイント数は図１４Ｂに示すように１０個であり、図１４Ａに比べて変位ポイント数の増加量は４個であるから、図１４Ｂでの押圧も強押と判断される。このように、指の大きさによって変位ポイント数は異なるが、いずれの場合も変位ポイント数の増加量が同じであるので強押と判断される。
【０１１９】
上記の具体例では、変位ポイント数の増加量が４個以上であれば強押と判断されるように設定されているが、変位ポイント数の増加量を判定するための閾値の値や閾値数はこれに限定されない。例えば、変位ポイント数の増加量が、４個以上８個未満であれば中押と判断し、８個以上であれば強押と判断するなど、押圧検出の分解能を任意に設定することができる。
【０１２０】
なお、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂでは、図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、対向基板３２に形成された突部２５のうち、変位ポイント検出部３が対向基板３２の変位有りと判断した変位検出部３０を構成する突部２５は黒色で塗りつぶされている。
【０１２１】
上記の説明では、変位ポイント数カウント部５が、実施形態２，３で説明したように、変位エリアのＸ軸方向又はＹ軸方向の最大幅を構成する変位ポイント数を数えたが、変位エリアを構成する変位ポイントの全数を数えてもよい。但し、前者は後者に比べて、変位ポイント数カウント部５でのカウント時間を短縮化することができ、また、押圧導出部６での演算時間を短縮化することができるので、好ましい。
【０１２２】
以上のように、実施形態４では、変位ポイント数の絶対数によらずに押圧の強さを検出するので、指の大きさに関わらず正確な押圧検出ができる。また、本実施形態４は指で押圧する場合に限定されず、タッチペンで押圧する場合にも適用することができる。
【０１２３】
本実施形態４は、上記以外は実施形態１と同じであり、実施形態１で説明したのと同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の利用分野は、特に制限はないが、押圧の違いにより異なる情報入力が可能になることから、パソコン、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯電話、カーナビゲーションなどの各種情報機器のタッチセンサ機能付き液晶パネルとして広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
２ タッチパネル
３ 変位ポイント検出部
４ 座標検出部
５ 変位ポイント数カウント部
６ 押圧導出部
６ａ 記憶部
６ｂ 比較演算部
２４ 接触パッド
２５ 突部
３０ 変位検出部
３１ ＴＦＴ基板
３２ 対向基板
３４ 対向電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板、及び前記一対の基板間に設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板が押圧されて変位することによって信号を出力する複数の変位検出部を備えたタッチパネルと、
前記複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、前記複数の変位検出部のそれぞれの位置での前記一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部と、
前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって前記一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して、前記押圧の位置に関する情報を導き出す座標検出部と、
前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、
前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部と
を備えたタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項２】
前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極を備え、前記一方の基板が変位することによって前記一対の電極が接触して前記信号を出力する請求項１に記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項３】
前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極によって構成される静電容量を備え、前記一方の基板が変位することによって生じる前記静電容量の変化に応じた信号を出力する請求項１に記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項４】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出され変位検出部の全数を数える請求項１〜３のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項５】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部によって構成される変位エリアの、前記複数の変位検出部が配列された直交する２方向のうちの一方に沿った最大幅を構成する変位検出部の数を数える請求項１〜３のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項６】
前記押圧導出部は、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧との関係と比較して、前記押圧の強さに関する情報を導き出す請求項１〜５のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項７】
前記押圧導出部は、押圧動作の初期において前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を記憶する記憶部と、押圧動作中に前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、前記記憶部に記憶された前記変位検出部の数と比較演算する比較演算部とを備える請求項１〜５のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項１】
対向する一対の基板、及び前記一対の基板間に設けられ、前記一対の基板のうちの一方の基板が押圧されて変位することによって信号を出力する複数の変位検出部を備えたタッチパネルと、
前記複数の変位検出部からの出力信号に基づいて、前記複数の変位検出部のそれぞれの位置での前記一方の基板の変位の有無を二値的に検出する変位ポイント検出部と、
前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって前記一方の基板の変位有りと検出された変位検出部の座標を検出して、前記押圧の位置に関する情報を導き出す座標検出部と、
前記複数の変位検出部のうち、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部の数を数える変位ポイント数カウント部と、
前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数に基づいて押圧の強さに関する情報を導き出す押圧導出部と
を備えたタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項２】
前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極を備え、前記一方の基板が変位することによって前記一対の電極が接触して前記信号を出力する請求項１に記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項３】
前記複数の変位検出部のそれぞれは、前記一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の電極によって構成される静電容量を備え、前記一方の基板が変位することによって生じる前記静電容量の変化に応じた信号を出力する請求項１に記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項４】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出され変位検出部の全数を数える請求項１〜３のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項５】
前記変位ポイント数カウント部は、前記変位ポイント検出部によって変位有りと検出された変位検出部によって構成される変位エリアの、前記複数の変位検出部が配列された直交する２方向のうちの一方に沿った最大幅を構成する変位検出部の数を数える請求項１〜３のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項６】
前記押圧導出部は、前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、予め設定された変位有りと検出された変位検出部の数と押圧との関係と比較して、前記押圧の強さに関する情報を導き出す請求項１〜５のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【請求項７】
前記押圧導出部は、押圧動作の初期において前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を記憶する記憶部と、押圧動作中に前記変位ポイント数カウント部が数えた前記変位検出部の数を、前記記憶部に記憶された前記変位検出部の数と比較演算する比較演算部とを備える請求項１〜５のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き液晶パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２５２０２５（Ｐ２０１２−２５２０２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６８７７（Ｐ２００９−２２６８７７）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]