タッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置
【課題】平板表示装置に配列された複数の第１電極パターン及び平板表示装置の外面に配列される複数のバリアパターンを、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なくタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置を実現する。
【解決手段】本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置１は、薄膜トランジスタＴＦＴをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板１１と、画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターン７０ａと、第１基板１１に対向して位置する第２基板６１と、第２基板６１の外面に形成され、第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターン８０ａとが備えられることを特徴とする。
【解決手段】本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置１は、薄膜トランジスタＴＦＴをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板１１と、画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターン７０ａと、第１基板１１に対向して位置する第２基板６１と、第２基板６１の外面に形成され、第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターン８０ａとが備えられることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板表示装置に関し、特に、立体映像を表示するタッチスクリーン内蔵型平板表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンパネルは、映像表示装置などの画面に現れた指示内容を人の手または物体で選択し、ユーザの命令を入力できるようにした入力装置である。
【０００３】
このため、タッチスクリーンパネルは、映像表示装置の前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）に備えられ、人の手または物体に直接接触した接触位置を電気的信号に変換する。これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。
【０００４】
このようなタッチスクリーンパネルは、キーボードやマウスのように、映像表示装置に接続して動作する外付けの入力装置に代替できるため、その使用範囲が次第に拡大する傾向にある。
【０００５】
タッチスクリーンパネルを実現する方式としては、抵抗膜方式、光検出方式、及び静電容量方式などが知られている。このうち、静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、人の手または物体が接触したとき、導電性検出パターンが周辺の他の検出パターンまたは接地電極などと形成する静電容量の変化を検出することにより、接触位置を電気的信号に変換する。
【０００６】
このようなタッチスクリーンパネルは、一般的に、液晶表示装置、有機電界発光表示装置のような平板表示装置の外面に取り付けられて製品化される場合が多い。
【０００７】
また、最近では、３次元（３Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：３Ｄ）立体映像を実現する平板表示装置への需要が大きく増加している。
【０００８】
一般的に、３次元を表現する立体映像は、両眼を通したステレオ視覚の原理に依存するが、両眼視差、すなわち、約６５ｍｍ程度離れて存在する両眼の間隔による両眼視差は、立体感において最も重要な要因といえる。すなわち、人体の左右の眼がそれぞれ互いに関連づけられた２Ｄ映像を見る場合、これらの２つの映像が網膜を通して脳に伝達されると、脳はこれを互いに融合して本来の３次元映像の深さと実在感を再生するようになるが、このような能力を、「ステレオグラフィ（ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｙ）」という。
【０００９】
そして、このようなステレオグラフィを用いて２次元の画面において３次元の立体映像を表示するいくつかの技術が紹介されているが、なかでも、特に、左右眼用ステレオイメージ（ｓｔｅｒｅｏ ｉｍａｇｅ）をそれぞれ分離して見られるようにすることで３次元映像を実現するパララックスバリア（ｐａｒａｌｌａｘ ｂａｒｒｉｅｒ）方式の立体映像表示装置が最も広く用いられている。
【００１０】
一般的なパララックスバリア方式の立体映像表示装置の３次元立体映像の表示原理は、単に、左右眼用イメージ情報が表示される平面映像に、観察者に対して縦配列されたスリット状の開口を重ねることにより、観察者のステレオグラフィを誘発させて立体感を感じさせる方式である。
【００１１】
このため、平面映像を表示する平板表示装置とスリット状の開口を形成する別のバリアパネルが必要になる。
【００１２】
結果として、前述したタッチ認識及び立体映像を実現するためには、それぞれタッチスクリーンパネル及びバリアパネルを平板表示装置の外面に取り付けなければならない。この場合、タッチスクリーンパネル及びバリアパネルと平板表示装置との間の粘着層が必要であり、平板表示装置とは別途にタッチスクリーンパネル及びバリアパネルを形成する工程が要求されるため、工程時間及び工程費用が増加するという欠点がある。
【００１３】
また、従来の構造では、タッチスクリーンパネル及びバリアパネルが平板表示装置の外面に取り付けられることにより、平板表示装置の全体の厚みが増加するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国公開特許第２００９−００１９９０２号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００７−００４４４７９号公報
【特許文献３】韓国登録特許第０８２４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、平板表示装置に配列された複数の第１電極パターン及び前記平板表示装置の外面に配列される複数のバリアパターンを、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なくタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置を実現することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置は、薄膜トランジスタをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板と、前記画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターンと、前記第１基板に対向して位置する第２基板と、前記第２基板の外面に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターンとが備えられることを特徴とする。
【００１７】
また、前記複数の第１電極パターンは、第２基板の内面に形成され得るか、前記複数のバリアパターンと同一面上に形成され得る。
【００１８】
また、前記複数の画素は、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成される。
【００１９】
また、前記第２基板の外面に配列された複数のバリアパターン及びそれらの間の透光領域は、前記左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過する。
【００２０】
また、前記第１電極パターン及びバリアパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いられ、特に、前記第１電極パターンは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、前記バリアパターンは、検出電極として動作可能である。
【００２１】
また、前記平板表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記第１電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各第１電極パターンに順次に駆動信号が印加され、前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作する。
【００２２】
また、前記各々の第１電極パターンに接続される電圧印加パッドと、前記バリアパターンに接続される電圧検出パッドとがさらに形成されるか、前記複数のバリアパターンのうち、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターンまたは少なくとも２以上の隣接するバリアパターンにのみ電圧検出パッドが電気的に接続され得る。
【００２３】
また、前記電圧検出パッドが接続されていないバリアパターンは、フローティング状態で実現されるか、接地電圧が印加され、前記隣接するバリアパターンは同じ電圧検出用パッドに接続され、１つの検出電極として動作する。
【００２４】
また、前記電圧検出用パッドに接続されたバリアパターンと交差する第１電極パターンの幅は、前記バリアパターンと交差する面積が最小化されるように調整され、これにより、前記バリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅は、残りのバリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅より狭く実現され得る。
【発明の効果】
【００２５】
このような本発明によれば、平板表示装置に配列された複数の第１電極パターン及び前記平板表示装置の外面に配列される複数のバリアパターンを、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なく厚さを最小化したタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置の一領域に関する断面図である。
【図２】図１における平板表示装置の第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す斜視図である。
【図３ａ】通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図である。
【図３ｂ】図３ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【図４ａ】指による接触条件における検出セルに関する断面図である。
【図４ｂ】図４ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【図５ａ】本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【図５ｂ】本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例についてより具体的に説明する。
【００２８】
ただし、以下の実施例においては、液晶表示装置を用いてタッチ認識及び立体映像を実現することについて説明しているが、これは、１つの実施例であって、本発明による平板表示装置は液晶表示装置に限定されるものではない。
【００２９】
図１は、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置の一領域に関する断面図であり、図２は、図１における平板表示装置の第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す斜視図である。
【００３０】
液晶表示装置は、液晶の光学的異方性と分極性質を利用して画像を実現する表示装置であって、液晶は、分子構造が細長く、配列に方向性を持つ光学的異方性と、電場内に置かれた場合にその大きさによって分子配列方向に変化する分極性質を帯びる。
【００３１】
これにより、液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向する面にそれぞれ画素電極と共通電極が形成された第１基板（アレイ基板）と、第２基板（カラーフィルタ基板）とを貼り合わせて構成された液晶パネルを必須構成要素とし、これら電極間の電場の変化により液晶分子の配列方向を人為的に調整し、このとき変化する光の透過率を利用して様々な画像を表示する非発光素子である。
【００３２】
このため、図１に示す実施例を参照すると、液晶表示装置１は、液晶層９０を挟んでアレイ基板としての第１基板１１と、カラーフィルタ基板としての第２基板６１とが対面して貼り合わされた構成を有するが、このうち、下部の第１基板１１は、上面に縦横に交差配列される複数のゲート配線（図示せず）とデータ配線３０とを含み、ゲート配線とデータ配線との交差地点には薄膜トランジスタＴＦＴが備えられ、各画素領域Ｐに形成された画素電極５０と一対一対応で接続されている。
【００３３】
このとき、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート配線（図示せず）に接続されるゲート電極１５と、ソース／ドレイン電極３３、３５と、ゲート電極１５とソース／ドレイン電極３３、３５との間に形成される半導体層２３とから構成される。ここで、半導体層２３は、アクティブ層２３ａと、オームコンタクト層２３ｂとを含む。
【００３４】
また、ゲート電極１５の上部にはゲート絶縁膜２０が形成され、ソース／ドレイン電極３３、３５の上部には保護層４０が形成されており、保護層４０は、ドレイン電極３５を露出するコンタクトホール４３が備えられる。
【００３５】
また、保護層４０の上部には画素電極５０が形成されており、コンタクトホール４３を介してドレイン電極３３に接続される。
【００３６】
また、第１基板１１に対向する上部の第２基板６１は、その背面に、ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタなどの非表示領域を遮るように、各画素領域Ｐを取り囲む格子状のブラックマトリクス６３と、ブラックマトリクス６３の内部において、各画素領域Ｐに対応して配列されたカラーフィルタパターン６６と、カラーフィルタパターン６６の下部に透明導電性物質で形成される共通電極としての第１電極７０とが形成されている。
【００３７】
ここで、カラーフィルタパターン６６と第１電極７０との間にはオーバーコート層（図示せず）がさらに形成されてもよく、カラーフィルタパターンは、赤色、緑色、青色が順次に繰り返し配列できる。
【００３８】
また、共通電極としての第１電極７０は、液晶表示装置の駆動方式（例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など）により、第２基板６１ではなく、第１基板１１上に形成されてもよい。
【００３９】
以下、このような構造を有する液晶表示装置の画像表示動作を簡略に説明する。
【００４０】
まず、各画素領域Ｐに備えられた薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極１５にゲート信号が印加されると、アクティブ層２３ａが活性化され、これにより、ドレイン電極３５は、下部のアクティブ層２３ａを経て所定間隔離隔したソース電極３３を介してソース電極３３に接続されたデータ配線３０から印加されるデータ信号を受信する。
【００４１】
このとき、ドレイン電極３５は、コンタクトホール４３を介して画素電極５０に電気的に接続されるため、データ信号の電圧は画素電極５０に印加される。
【００４２】
これにより、画素電極５０に印加された電圧と、第１電極７０に印加された電圧との差に相当する電圧に対応して、それらの間の液晶分子の配列が調整されることにより、所定の画像が表示される。
【００４３】
また、本発明の実施例による液晶表示装置は、３次元（３Ｄ）の立体映像を表示するものであり、このため、第２基板６１の外面に複数のバリアパターン８０ａが形成されていることを特徴とする。
【００４４】
バリアパターン８０ａは、画素Ｐの配列により所定の画素を透過した光が観察者の右眼または左眼に到達するように、所定間隔のパターンに配列されている。このとき、第２基板６１の厚さ及びバリアパターン８０ａ間の間隔（透光領域、スリット）８０ｂは、液晶パネルのサイズや観察距離（設計値）によって決定される。
【００４５】
このとき、バリアパターン８０ａの光が透過するのを防止しなければならないため、不透明な金属材質で実現される。
【００４６】
以下、バリアパターン８０ａが備えられることにより、３Ｄ立体映像が表示される原理について簡略に説明する。
【００４７】
３Ｄ立体映像をディスプレイするためには、液晶パネルに配列された画素Ｐは、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成され、第１基板１１の下面にはバックライト（図示せず）が設けられる。
【００４８】
また、第２基板６１の外面に配列された複数のバリアパターン８０ａ及びそれらの間の透光領域（スリット）８０ｂは、左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過する役割を果たす。
【００４９】
これにより、バックライトから発散した光の中から液晶パネルの左眼用画素を通過した光は、バリアパターン８０ａ間のスリット８０ｂを経て観察者の左眼に到達し、液晶パネルの右眼用画素を通過した光は、バリアパターン８０ａ間のスリット８０ｂを経て観察者の右眼に到達する。
【００５０】
そして、これら各々の左右眼用画素を通して表示される映像には人間が十分に検出できる程度の十分な視差情報が存在し、観察者は３次元立体映像を認識するようになるのである。
【００５１】
このような本発明の実施例は、従来の３Ｄ平板表示装置とは異なり、バリア層が形成された別のパネルを液晶パネル上に取り付けるのではなく、観察者側の第２基板６１の外面にバリアパターン８０ａが直接形成されていることを特徴とし、これにより、バリアパターン８０ａは、第２基板６１と偏光板（図示せず）との間に形成される。
【００５２】
したがって、本発明の実施例の場合、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間に別の基板またはこれを取り付けるための粘着層が存在しないため、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間の距離には変動が発生しない。
【００５３】
また、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間に存在する界面の数が従来の３Ｄ平板表示装置より少ないため、反射などによる光効率の低下を最小化することができる。
【００５４】
そして、従来の一般的な液晶表示装置の場合、第１電極７０は、第２基板６１の下部全面に一体型に形成され、同じ電圧が印加されるが、本発明の実施例による液晶表示装置は、第１電極７０を分離された複数のパターン７０ａに形成し、第１電極パターン７０ａ及び前述したバリアパターン８０ａを、静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として活用することを特徴とする。
【００５５】
例えば、図２に示すように、第１電極７０を、第１方向（例えば、Ｘ軸方向）に所定間隔離隔して配列される複数のパターン７０ａで実現し、バリアパターン８０ａを、第１方向と交差する第２方向（例えば、Ｙ軸方向）に所定間隔離隔して配列されるように実現することができる。
【００５６】
このとき、第１電極パターン７０ａは透明導電性物質で形成され、バリアパターン８０ａは有色の不透明金属材質で形成され、第１電極パターン７０ａとバリアパターン８０ａとの間には、誘電体としての役割を果たすカラーフィルタパターン６６及び第２基板６１が形成される。
【００５７】
すなわち、第１電極パターン７０ａ及びバリアパターン８０ａは、静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として使用可能であり、本発明の実施例では、各パターンが相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐｉｃｉｔａｎｃｅ）方式の電極として用いられることをその例として説明する。
【００５８】
ただし、これは、１つの実施例であって、必ずしもこれに限定されるものではなく、これにより、各パターンは、自己静電容量方式の電極としても使用可能である。
【００５９】
以下には、第１電極パターン７０ａが相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、バリアパターン８０ａは検出電極として動作することについて説明する。
【００６０】
このような駆動電極７０ａ及び検出電極８０ａの配列により互いに交差する地点に対しては、駆動電極と検出電極との間の相互静電容量ＣＭが形成され、相互静電容量が形成された各交差点は、タッチ認識を実現する各々の検出セルとしての役割を果たす。
【００６１】
ここで、各検出セルで生成された相互静電容量は、各検出セルに接続された駆動電極７０ａに駆動信号が印加される場合、各検出セルに接続された検出電極８０ａにカップリングされた検出信号を発生させる。
【００６２】
また、各駆動電極７０ａには、１フレーム期間の間順次に駆動信号が印加されるため、駆動電極のいずれか１つの駆動電極に駆動信号が印加されると、その他の駆動電極は接地状態を維持する。
【００６３】
したがって、駆動信号が印加された駆動電極と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルには各々の相互静電容量が形成され、このような各検出セルに指などが接触した場合、これに対応する検出セルで静電容量の変化が発生し、これを検出できるようになるのである。
【００６４】
このような構成により、本発明の実施例は、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置を実現することができる。
【００６５】
ただし、この場合、液晶表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には第１電極パターン７０ａに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には各々の第１電極パターン７０ａに順次に駆動信号が印加される。
【００６６】
このとき、第１フレームと第２フレームとは互いに重ならないように実現され、例えば、各フレームが順次交互に動作可能である。
【００６７】
以下、図３ａ及び図３ｂ、図４ａ及び図４ｂを用いて相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの動作についてより具体的に説明する。
【００６８】
図３ａは、通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図であり、図３ｂは、図３ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【００６９】
ただし、図３ａは、図２における斜視図の一領域（Ｉ−Ｉ’）に関する断面図である。
【００７０】
図３ａに示すように、誘電体としての第２基板６１により分離された駆動電極７０ａ及び検出電極８０ａ間の相互静電容量電界線２００が示されている。
【００７１】
ここで、駆動電極７０ａは、前述したように、互いに分離されて配列された第１電極パターンの１つであり、検出電極８０ａは、第１電極パターンと交差するバリアパターンに相当する。
【００７２】
したがって、検出電極８０ａは、図示のように、第２基板６１の上面に形成されており、検出電極８０ａ上には偏光板６９が形成されている。
【００７３】
このとき、駆動電極７０ａと検出電極８０ａとが交差する地点が検出セル１００であり、検出セル１００に対応して示すように、駆動電極７０ａと検出電極８０ａとの間に相互静電容量ＣＭが形成される。
【００７４】
ただし、各検出セル１００で生成された相互静電容量ＣＭは、各検出セルに接続される駆動電極７０ａに駆動信号が印加された場合に発生する。
【００７５】
すなわち、図３ｂに示すように、各駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎには順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加され、駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎのいずれか１つの駆動電極に駆動信号が印加された場合、その他の駆動電極は接地状態を維持する。図３ｂの場合、第１駆動電極Ｘ１に駆動信号が印加されることをその例とする。
【００７６】
したがって、駆動信号が印加された第１駆動電極Ｘ１と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量が形成され、これにより、駆動信号が印加される検出セルごとに、これに接続された検出電極Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙｍに相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。
【００７７】
図４ａは、指による接触条件における検出セルに関する断面図であり、図４ｂは、図４ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【００７８】
図４ａに示すように、指１５０が少なくとも１つの検出セル１００に接触すると、指１５０は、低インピーダンス物体であって検出電極８０ａから身体までＡＣ静電容量Ｃ１を有する。身体は約２００ｐＦの接地に対する自己静電容量を有し、これは、Ｃ１に比べて非常に大きい。
【００７９】
これにより、指１５０が接触して駆動電極７０ａと検出電極８０ａとの間の電界線２１０を遮断する場合、電界線は、指１５０と身体に内在する静電容量経路を経て接地に分岐され、その結果、図３ａに示す通常状態での相互静電容量ＣＭは、Ｃ１だけ減少する（ＣＭ１＝ＣＭ−Ｃ１）。
【００８０】
また、このような各検出セルにおける相互静電容量の変化は、結果として、検出セル１００に接続された検出電極８０ａに運ばれる電圧を変化させる。
【００８１】
すなわち、図４ｂに示すように、各駆動ラインＸ１，Ｘ２，…，Ｘｎに順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加されることにより、駆動信号が印加された第１駆動ラインＸ１と交差する複数の検出ラインによる複数の検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量ＣＭが形成されるが、指１５０により少なくとも１つの検出セル（例えば、Ｓ１２、Ｓ１ｍ）が接触した場合、相互静電容量が減少し（ＣＭ１）、接触した検出セルＳ１２、Ｓ１ｍに接続された検出電極Ｙ２、Ｙｍには、減少した相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．１Ｖ）が検出される。
【００８２】
ただし、第１駆動電極Ｘ１に接続されているが、指１５０による接触が行われていない他の検出セルは、そのまま既存の相互静電容量ＣＭが維持されるため、これに接続された検出電極には以前と同じ電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。
【００８３】
すなわち、検出電極に印加される電圧の差により正確なタッチ位置を検出できるようになる。
【００８４】
図５ａ及び図５ｂは、本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【００８５】
図５ａ及び図５ｂに示す実施例は、図２に示す実施例と比較して、バリアパターン８０ａがすべてタッチスクリーンパネルの検出電極として動作するのではなく、複数のバリアパターンの一部のバリアパターン８０ａ’のみが検出電極として用いられる点で相違している。
【００８６】
また、図５ａ及び図５ｂに示す実施例の場合、第１電極パターン７０ａは、バリアパターン８０ａ、８０ａ’と同一面上に形成され、タッチスクリーンパネルの駆動電極及び検出電極として使用可能である。
【００８７】
ただし、この場合、第１電極パターン７０ａとバリアパターン８０ａ、８０ａ’との間には絶縁層（図示せず）が形成される。
【００８８】
バリアパターンは、３Ｄ立体映像を実現するために、一般的に、隣接する２つの画素ごとに１つずつ配置されるが、これは、タッチスクリーンパネルの検出電極として使用されるにはその間隔が狭いという欠点がある。
【００８９】
これにより、図５ａ及び図５ｂに示す実施例では、複数のバリアパターンの一部のバリアパターン８０ａ’のみを検出電極として用い、残りのバリアパターンは、３Ｄ立体映像を実現するためのバリアの機能のみを実現させることを特徴とする。
【００９０】
すなわち、検出電極として用いられるバリアパターン８０ａ’には、それぞれ電圧検出用パッド８２が電気的に接続され、残りのバリアパターン８０ａは、フローティング状態で電圧を印加しないか、接地電圧（ＧＮＤ）を印加する。
【００９１】
また、駆動電極として用いられる第１電極パターン７０ａには、それぞれ第１電極パターン７０ａに順次に駆動信号を印加する電圧印加用パッド８４が電気的に接続される。
【００９２】
このとき、検出電極には、図５ａに示す実施例のように、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターン８０ａ’を使用してもよく、図５ｂに示す実施例のように、所定間隔離隔した少なくとも２以上の隣接するバリアパターン８０ａ’を束ねて使用してもよい。
【００９３】
ただし、図５ｂの実施例の場合、隣接するバリアパターン８０ａ’は、同じ電圧検出用パッド８２に接続され、１つの検出電極として動作する。
【００９４】
また、図５ａ及び図５ｂに示すように、電圧検出用パッドに接続される一部のバリアパターン８０ａ’と交差する第１電極パターン７０ａの場合、バリアパターン８０ａ’と交差する面積が最小化されるように、第１電極パターン７０ａの幅ｄ１、ｄ２が調整されていることを特徴とする。
【００９５】
バリアパターン８０ａ’と交差する部分における第１電極パターン７０ａの幅ｄ２は、残りのバリアパターン８０ａと交差する部分における第１電極パターン７０ａの幅ｄ１より狭く実現される。
【００９６】
これは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルにおいて、検出電極及び駆動電極が交差する部分に対して駆動電極の幅を最小化することにより、交差領域で発生するキャパシタンスＣｎｏｄｅの値を減らし、タッチ感度を向上させるためである。
【符号の説明】
【００９７】
１：液晶表示装置
１１：第１基板
１５：ゲート電極
２０：ゲート絶縁膜
２３：半導体層
３０：データ配線
３３：ソース電極
３５：ドレイン電極
４０：保護層
４３：コンタクトホール
５０：画素電極
６１：第２基板
６３：ブラックマトリクス
６６：カラーフィルタパターン
６９：偏光板
７０：第１電極
７０ａ：第１電極パターン（駆動電極）
８０ａ：バリアパターン（検出電極）
８０ｂ：スリット
８２、８４：パッド
９０：液晶層
１００：検出セル
２００、２１０：電界線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板表示装置に関し、特に、立体映像を表示するタッチスクリーン内蔵型平板表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンパネルは、映像表示装置などの画面に現れた指示内容を人の手または物体で選択し、ユーザの命令を入力できるようにした入力装置である。
【０００３】
このため、タッチスクリーンパネルは、映像表示装置の前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）に備えられ、人の手または物体に直接接触した接触位置を電気的信号に変換する。これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。
【０００４】
このようなタッチスクリーンパネルは、キーボードやマウスのように、映像表示装置に接続して動作する外付けの入力装置に代替できるため、その使用範囲が次第に拡大する傾向にある。
【０００５】
タッチスクリーンパネルを実現する方式としては、抵抗膜方式、光検出方式、及び静電容量方式などが知られている。このうち、静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、人の手または物体が接触したとき、導電性検出パターンが周辺の他の検出パターンまたは接地電極などと形成する静電容量の変化を検出することにより、接触位置を電気的信号に変換する。
【０００６】
このようなタッチスクリーンパネルは、一般的に、液晶表示装置、有機電界発光表示装置のような平板表示装置の外面に取り付けられて製品化される場合が多い。
【０００７】
また、最近では、３次元（３Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：３Ｄ）立体映像を実現する平板表示装置への需要が大きく増加している。
【０００８】
一般的に、３次元を表現する立体映像は、両眼を通したステレオ視覚の原理に依存するが、両眼視差、すなわち、約６５ｍｍ程度離れて存在する両眼の間隔による両眼視差は、立体感において最も重要な要因といえる。すなわち、人体の左右の眼がそれぞれ互いに関連づけられた２Ｄ映像を見る場合、これらの２つの映像が網膜を通して脳に伝達されると、脳はこれを互いに融合して本来の３次元映像の深さと実在感を再生するようになるが、このような能力を、「ステレオグラフィ（ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｙ）」という。
【０００９】
そして、このようなステレオグラフィを用いて２次元の画面において３次元の立体映像を表示するいくつかの技術が紹介されているが、なかでも、特に、左右眼用ステレオイメージ（ｓｔｅｒｅｏ ｉｍａｇｅ）をそれぞれ分離して見られるようにすることで３次元映像を実現するパララックスバリア（ｐａｒａｌｌａｘ ｂａｒｒｉｅｒ）方式の立体映像表示装置が最も広く用いられている。
【００１０】
一般的なパララックスバリア方式の立体映像表示装置の３次元立体映像の表示原理は、単に、左右眼用イメージ情報が表示される平面映像に、観察者に対して縦配列されたスリット状の開口を重ねることにより、観察者のステレオグラフィを誘発させて立体感を感じさせる方式である。
【００１１】
このため、平面映像を表示する平板表示装置とスリット状の開口を形成する別のバリアパネルが必要になる。
【００１２】
結果として、前述したタッチ認識及び立体映像を実現するためには、それぞれタッチスクリーンパネル及びバリアパネルを平板表示装置の外面に取り付けなければならない。この場合、タッチスクリーンパネル及びバリアパネルと平板表示装置との間の粘着層が必要であり、平板表示装置とは別途にタッチスクリーンパネル及びバリアパネルを形成する工程が要求されるため、工程時間及び工程費用が増加するという欠点がある。
【００１３】
また、従来の構造では、タッチスクリーンパネル及びバリアパネルが平板表示装置の外面に取り付けられることにより、平板表示装置の全体の厚みが増加するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国公開特許第２００９−００１９９０２号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００７−００４４４７９号公報
【特許文献３】韓国登録特許第０８２４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、平板表示装置に配列された複数の第１電極パターン及び前記平板表示装置の外面に配列される複数のバリアパターンを、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なくタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置を実現することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置は、薄膜トランジスタをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板と、前記画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターンと、前記第１基板に対向して位置する第２基板と、前記第２基板の外面に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターンとが備えられることを特徴とする。
【００１７】
また、前記複数の第１電極パターンは、第２基板の内面に形成され得るか、前記複数のバリアパターンと同一面上に形成され得る。
【００１８】
また、前記複数の画素は、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成される。
【００１９】
また、前記第２基板の外面に配列された複数のバリアパターン及びそれらの間の透光領域は、前記左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過する。
【００２０】
また、前記第１電極パターン及びバリアパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いられ、特に、前記第１電極パターンは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、前記バリアパターンは、検出電極として動作可能である。
【００２１】
また、前記平板表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記第１電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各第１電極パターンに順次に駆動信号が印加され、前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作する。
【００２２】
また、前記各々の第１電極パターンに接続される電圧印加パッドと、前記バリアパターンに接続される電圧検出パッドとがさらに形成されるか、前記複数のバリアパターンのうち、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターンまたは少なくとも２以上の隣接するバリアパターンにのみ電圧検出パッドが電気的に接続され得る。
【００２３】
また、前記電圧検出パッドが接続されていないバリアパターンは、フローティング状態で実現されるか、接地電圧が印加され、前記隣接するバリアパターンは同じ電圧検出用パッドに接続され、１つの検出電極として動作する。
【００２４】
また、前記電圧検出用パッドに接続されたバリアパターンと交差する第１電極パターンの幅は、前記バリアパターンと交差する面積が最小化されるように調整され、これにより、前記バリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅は、残りのバリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅より狭く実現され得る。
【発明の効果】
【００２５】
このような本発明によれば、平板表示装置に配列された複数の第１電極パターン及び前記平板表示装置の外面に配列される複数のバリアパターンを、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なく厚さを最小化したタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置の一領域に関する断面図である。
【図２】図１における平板表示装置の第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す斜視図である。
【図３ａ】通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図である。
【図３ｂ】図３ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【図４ａ】指による接触条件における検出セルに関する断面図である。
【図４ｂ】図４ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【図５ａ】本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【図５ｂ】本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例についてより具体的に説明する。
【００２８】
ただし、以下の実施例においては、液晶表示装置を用いてタッチ認識及び立体映像を実現することについて説明しているが、これは、１つの実施例であって、本発明による平板表示装置は液晶表示装置に限定されるものではない。
【００２９】
図１は、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルが内蔵された立体映像平板表示装置の一領域に関する断面図であり、図２は、図１における平板表示装置の第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す斜視図である。
【００３０】
液晶表示装置は、液晶の光学的異方性と分極性質を利用して画像を実現する表示装置であって、液晶は、分子構造が細長く、配列に方向性を持つ光学的異方性と、電場内に置かれた場合にその大きさによって分子配列方向に変化する分極性質を帯びる。
【００３１】
これにより、液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向する面にそれぞれ画素電極と共通電極が形成された第１基板（アレイ基板）と、第２基板（カラーフィルタ基板）とを貼り合わせて構成された液晶パネルを必須構成要素とし、これら電極間の電場の変化により液晶分子の配列方向を人為的に調整し、このとき変化する光の透過率を利用して様々な画像を表示する非発光素子である。
【００３２】
このため、図１に示す実施例を参照すると、液晶表示装置１は、液晶層９０を挟んでアレイ基板としての第１基板１１と、カラーフィルタ基板としての第２基板６１とが対面して貼り合わされた構成を有するが、このうち、下部の第１基板１１は、上面に縦横に交差配列される複数のゲート配線（図示せず）とデータ配線３０とを含み、ゲート配線とデータ配線との交差地点には薄膜トランジスタＴＦＴが備えられ、各画素領域Ｐに形成された画素電極５０と一対一対応で接続されている。
【００３３】
このとき、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート配線（図示せず）に接続されるゲート電極１５と、ソース／ドレイン電極３３、３５と、ゲート電極１５とソース／ドレイン電極３３、３５との間に形成される半導体層２３とから構成される。ここで、半導体層２３は、アクティブ層２３ａと、オームコンタクト層２３ｂとを含む。
【００３４】
また、ゲート電極１５の上部にはゲート絶縁膜２０が形成され、ソース／ドレイン電極３３、３５の上部には保護層４０が形成されており、保護層４０は、ドレイン電極３５を露出するコンタクトホール４３が備えられる。
【００３５】
また、保護層４０の上部には画素電極５０が形成されており、コンタクトホール４３を介してドレイン電極３３に接続される。
【００３６】
また、第１基板１１に対向する上部の第２基板６１は、その背面に、ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタなどの非表示領域を遮るように、各画素領域Ｐを取り囲む格子状のブラックマトリクス６３と、ブラックマトリクス６３の内部において、各画素領域Ｐに対応して配列されたカラーフィルタパターン６６と、カラーフィルタパターン６６の下部に透明導電性物質で形成される共通電極としての第１電極７０とが形成されている。
【００３７】
ここで、カラーフィルタパターン６６と第１電極７０との間にはオーバーコート層（図示せず）がさらに形成されてもよく、カラーフィルタパターンは、赤色、緑色、青色が順次に繰り返し配列できる。
【００３８】
また、共通電極としての第１電極７０は、液晶表示装置の駆動方式（例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など）により、第２基板６１ではなく、第１基板１１上に形成されてもよい。
【００３９】
以下、このような構造を有する液晶表示装置の画像表示動作を簡略に説明する。
【００４０】
まず、各画素領域Ｐに備えられた薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極１５にゲート信号が印加されると、アクティブ層２３ａが活性化され、これにより、ドレイン電極３５は、下部のアクティブ層２３ａを経て所定間隔離隔したソース電極３３を介してソース電極３３に接続されたデータ配線３０から印加されるデータ信号を受信する。
【００４１】
このとき、ドレイン電極３５は、コンタクトホール４３を介して画素電極５０に電気的に接続されるため、データ信号の電圧は画素電極５０に印加される。
【００４２】
これにより、画素電極５０に印加された電圧と、第１電極７０に印加された電圧との差に相当する電圧に対応して、それらの間の液晶分子の配列が調整されることにより、所定の画像が表示される。
【００４３】
また、本発明の実施例による液晶表示装置は、３次元（３Ｄ）の立体映像を表示するものであり、このため、第２基板６１の外面に複数のバリアパターン８０ａが形成されていることを特徴とする。
【００４４】
バリアパターン８０ａは、画素Ｐの配列により所定の画素を透過した光が観察者の右眼または左眼に到達するように、所定間隔のパターンに配列されている。このとき、第２基板６１の厚さ及びバリアパターン８０ａ間の間隔（透光領域、スリット）８０ｂは、液晶パネルのサイズや観察距離（設計値）によって決定される。
【００４５】
このとき、バリアパターン８０ａの光が透過するのを防止しなければならないため、不透明な金属材質で実現される。
【００４６】
以下、バリアパターン８０ａが備えられることにより、３Ｄ立体映像が表示される原理について簡略に説明する。
【００４７】
３Ｄ立体映像をディスプレイするためには、液晶パネルに配列された画素Ｐは、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成され、第１基板１１の下面にはバックライト（図示せず）が設けられる。
【００４８】
また、第２基板６１の外面に配列された複数のバリアパターン８０ａ及びそれらの間の透光領域（スリット）８０ｂは、左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過する役割を果たす。
【００４９】
これにより、バックライトから発散した光の中から液晶パネルの左眼用画素を通過した光は、バリアパターン８０ａ間のスリット８０ｂを経て観察者の左眼に到達し、液晶パネルの右眼用画素を通過した光は、バリアパターン８０ａ間のスリット８０ｂを経て観察者の右眼に到達する。
【００５０】
そして、これら各々の左右眼用画素を通して表示される映像には人間が十分に検出できる程度の十分な視差情報が存在し、観察者は３次元立体映像を認識するようになるのである。
【００５１】
このような本発明の実施例は、従来の３Ｄ平板表示装置とは異なり、バリア層が形成された別のパネルを液晶パネル上に取り付けるのではなく、観察者側の第２基板６１の外面にバリアパターン８０ａが直接形成されていることを特徴とし、これにより、バリアパターン８０ａは、第２基板６１と偏光板（図示せず）との間に形成される。
【００５２】
したがって、本発明の実施例の場合、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間に別の基板またはこれを取り付けるための粘着層が存在しないため、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間の距離には変動が発生しない。
【００５３】
また、バリアパターン８０ａと液晶層９０との間に存在する界面の数が従来の３Ｄ平板表示装置より少ないため、反射などによる光効率の低下を最小化することができる。
【００５４】
そして、従来の一般的な液晶表示装置の場合、第１電極７０は、第２基板６１の下部全面に一体型に形成され、同じ電圧が印加されるが、本発明の実施例による液晶表示装置は、第１電極７０を分離された複数のパターン７０ａに形成し、第１電極パターン７０ａ及び前述したバリアパターン８０ａを、静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として活用することを特徴とする。
【００５５】
例えば、図２に示すように、第１電極７０を、第１方向（例えば、Ｘ軸方向）に所定間隔離隔して配列される複数のパターン７０ａで実現し、バリアパターン８０ａを、第１方向と交差する第２方向（例えば、Ｙ軸方向）に所定間隔離隔して配列されるように実現することができる。
【００５６】
このとき、第１電極パターン７０ａは透明導電性物質で形成され、バリアパターン８０ａは有色の不透明金属材質で形成され、第１電極パターン７０ａとバリアパターン８０ａとの間には、誘電体としての役割を果たすカラーフィルタパターン６６及び第２基板６１が形成される。
【００５７】
すなわち、第１電極パターン７０ａ及びバリアパターン８０ａは、静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として使用可能であり、本発明の実施例では、各パターンが相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐｉｃｉｔａｎｃｅ）方式の電極として用いられることをその例として説明する。
【００５８】
ただし、これは、１つの実施例であって、必ずしもこれに限定されるものではなく、これにより、各パターンは、自己静電容量方式の電極としても使用可能である。
【００５９】
以下には、第１電極パターン７０ａが相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、バリアパターン８０ａは検出電極として動作することについて説明する。
【００６０】
このような駆動電極７０ａ及び検出電極８０ａの配列により互いに交差する地点に対しては、駆動電極と検出電極との間の相互静電容量ＣＭが形成され、相互静電容量が形成された各交差点は、タッチ認識を実現する各々の検出セルとしての役割を果たす。
【００６１】
ここで、各検出セルで生成された相互静電容量は、各検出セルに接続された駆動電極７０ａに駆動信号が印加される場合、各検出セルに接続された検出電極８０ａにカップリングされた検出信号を発生させる。
【００６２】
また、各駆動電極７０ａには、１フレーム期間の間順次に駆動信号が印加されるため、駆動電極のいずれか１つの駆動電極に駆動信号が印加されると、その他の駆動電極は接地状態を維持する。
【００６３】
したがって、駆動信号が印加された駆動電極と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルには各々の相互静電容量が形成され、このような各検出セルに指などが接触した場合、これに対応する検出セルで静電容量の変化が発生し、これを検出できるようになるのである。
【００６４】
このような構成により、本発明の実施例は、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置を実現することができる。
【００６５】
ただし、この場合、液晶表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には第１電極パターン７０ａに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には各々の第１電極パターン７０ａに順次に駆動信号が印加される。
【００６６】
このとき、第１フレームと第２フレームとは互いに重ならないように実現され、例えば、各フレームが順次交互に動作可能である。
【００６７】
以下、図３ａ及び図３ｂ、図４ａ及び図４ｂを用いて相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの動作についてより具体的に説明する。
【００６８】
図３ａは、通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図であり、図３ｂは、図３ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【００６９】
ただし、図３ａは、図２における斜視図の一領域（Ｉ−Ｉ’）に関する断面図である。
【００７０】
図３ａに示すように、誘電体としての第２基板６１により分離された駆動電極７０ａ及び検出電極８０ａ間の相互静電容量電界線２００が示されている。
【００７１】
ここで、駆動電極７０ａは、前述したように、互いに分離されて配列された第１電極パターンの１つであり、検出電極８０ａは、第１電極パターンと交差するバリアパターンに相当する。
【００７２】
したがって、検出電極８０ａは、図示のように、第２基板６１の上面に形成されており、検出電極８０ａ上には偏光板６９が形成されている。
【００７３】
このとき、駆動電極７０ａと検出電極８０ａとが交差する地点が検出セル１００であり、検出セル１００に対応して示すように、駆動電極７０ａと検出電極８０ａとの間に相互静電容量ＣＭが形成される。
【００７４】
ただし、各検出セル１００で生成された相互静電容量ＣＭは、各検出セルに接続される駆動電極７０ａに駆動信号が印加された場合に発生する。
【００７５】
すなわち、図３ｂに示すように、各駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎには順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加され、駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎのいずれか１つの駆動電極に駆動信号が印加された場合、その他の駆動電極は接地状態を維持する。図３ｂの場合、第１駆動電極Ｘ１に駆動信号が印加されることをその例とする。
【００７６】
したがって、駆動信号が印加された第１駆動電極Ｘ１と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量が形成され、これにより、駆動信号が印加される検出セルごとに、これに接続された検出電極Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙｍに相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。
【００７７】
図４ａは、指による接触条件における検出セルに関する断面図であり、図４ｂは、図４ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。
【００７８】
図４ａに示すように、指１５０が少なくとも１つの検出セル１００に接触すると、指１５０は、低インピーダンス物体であって検出電極８０ａから身体までＡＣ静電容量Ｃ１を有する。身体は約２００ｐＦの接地に対する自己静電容量を有し、これは、Ｃ１に比べて非常に大きい。
【００７９】
これにより、指１５０が接触して駆動電極７０ａと検出電極８０ａとの間の電界線２１０を遮断する場合、電界線は、指１５０と身体に内在する静電容量経路を経て接地に分岐され、その結果、図３ａに示す通常状態での相互静電容量ＣＭは、Ｃ１だけ減少する（ＣＭ１＝ＣＭ−Ｃ１）。
【００８０】
また、このような各検出セルにおける相互静電容量の変化は、結果として、検出セル１００に接続された検出電極８０ａに運ばれる電圧を変化させる。
【００８１】
すなわち、図４ｂに示すように、各駆動ラインＸ１，Ｘ２，…，Ｘｎに順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加されることにより、駆動信号が印加された第１駆動ラインＸ１と交差する複数の検出ラインによる複数の検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量ＣＭが形成されるが、指１５０により少なくとも１つの検出セル（例えば、Ｓ１２、Ｓ１ｍ）が接触した場合、相互静電容量が減少し（ＣＭ１）、接触した検出セルＳ１２、Ｓ１ｍに接続された検出電極Ｙ２、Ｙｍには、減少した相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．１Ｖ）が検出される。
【００８２】
ただし、第１駆動電極Ｘ１に接続されているが、指１５０による接触が行われていない他の検出セルは、そのまま既存の相互静電容量ＣＭが維持されるため、これに接続された検出電極には以前と同じ電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。
【００８３】
すなわち、検出電極に印加される電圧の差により正確なタッチ位置を検出できるようになる。
【００８４】
図５ａ及び図５ｂは、本発明の他の実施例による第１電極パターン及びバリアパターンの構造を示す平面図である。
【００８５】
図５ａ及び図５ｂに示す実施例は、図２に示す実施例と比較して、バリアパターン８０ａがすべてタッチスクリーンパネルの検出電極として動作するのではなく、複数のバリアパターンの一部のバリアパターン８０ａ’のみが検出電極として用いられる点で相違している。
【００８６】
また、図５ａ及び図５ｂに示す実施例の場合、第１電極パターン７０ａは、バリアパターン８０ａ、８０ａ’と同一面上に形成され、タッチスクリーンパネルの駆動電極及び検出電極として使用可能である。
【００８７】
ただし、この場合、第１電極パターン７０ａとバリアパターン８０ａ、８０ａ’との間には絶縁層（図示せず）が形成される。
【００８８】
バリアパターンは、３Ｄ立体映像を実現するために、一般的に、隣接する２つの画素ごとに１つずつ配置されるが、これは、タッチスクリーンパネルの検出電極として使用されるにはその間隔が狭いという欠点がある。
【００８９】
これにより、図５ａ及び図５ｂに示す実施例では、複数のバリアパターンの一部のバリアパターン８０ａ’のみを検出電極として用い、残りのバリアパターンは、３Ｄ立体映像を実現するためのバリアの機能のみを実現させることを特徴とする。
【００９０】
すなわち、検出電極として用いられるバリアパターン８０ａ’には、それぞれ電圧検出用パッド８２が電気的に接続され、残りのバリアパターン８０ａは、フローティング状態で電圧を印加しないか、接地電圧（ＧＮＤ）を印加する。
【００９１】
また、駆動電極として用いられる第１電極パターン７０ａには、それぞれ第１電極パターン７０ａに順次に駆動信号を印加する電圧印加用パッド８４が電気的に接続される。
【００９２】
このとき、検出電極には、図５ａに示す実施例のように、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターン８０ａ’を使用してもよく、図５ｂに示す実施例のように、所定間隔離隔した少なくとも２以上の隣接するバリアパターン８０ａ’を束ねて使用してもよい。
【００９３】
ただし、図５ｂの実施例の場合、隣接するバリアパターン８０ａ’は、同じ電圧検出用パッド８２に接続され、１つの検出電極として動作する。
【００９４】
また、図５ａ及び図５ｂに示すように、電圧検出用パッドに接続される一部のバリアパターン８０ａ’と交差する第１電極パターン７０ａの場合、バリアパターン８０ａ’と交差する面積が最小化されるように、第１電極パターン７０ａの幅ｄ１、ｄ２が調整されていることを特徴とする。
【００９５】
バリアパターン８０ａ’と交差する部分における第１電極パターン７０ａの幅ｄ２は、残りのバリアパターン８０ａと交差する部分における第１電極パターン７０ａの幅ｄ１より狭く実現される。
【００９６】
これは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルにおいて、検出電極及び駆動電極が交差する部分に対して駆動電極の幅を最小化することにより、交差領域で発生するキャパシタンスＣｎｏｄｅの値を減らし、タッチ感度を向上させるためである。
【符号の説明】
【００９７】
１：液晶表示装置
１１：第１基板
１５：ゲート電極
２０：ゲート絶縁膜
２３：半導体層
３０：データ配線
３３：ソース電極
３５：ドレイン電極
４０：保護層
４３：コンタクトホール
５０：画素電極
６１：第２基板
６３：ブラックマトリクス
６６：カラーフィルタパターン
６９：偏光板
７０：第１電極
７０ａ：第１電極パターン（駆動電極）
８０ａ：バリアパターン（検出電極）
８０ｂ：スリット
８２、８４：パッド
９０：液晶層
１００：検出セル
２００、２１０：電界線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板と、
前記画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターンと、
前記第１基板に対向して位置する第２基板と、
前記第２基板の外面に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターンとが備えられることを特徴とするタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項２】
前記複数の第１電極パターンは、第２基板の内面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項３】
前記複数の第１電極パターンは、前記複数のバリアパターンと同一面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項４】
前記第１電極パターンと前記バリアパターンとの間には、絶縁層が形成されることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項５】
前記複数の画素は、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項６】
前記第２基板の外面に配列された複数のバリアパターン及びそれらの間の透光領域は、前記左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過することを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項７】
前記第１電極パターン及びバリアパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項８】
前記第１電極パターンは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、前記バリアパターンは、検出電極として動作することを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項９】
前記平板表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記第１電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各第１電極パターンに順次に駆動信号が印加されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１０】
前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１１】
前記各々の第１電極パターンに接続される電圧印加パッドと、前記バリアパターンに接続される電圧検出パッドとがさらに形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１２】
前記複数のバリアパターンのうち、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターンまたは少なくとも２以上の隣接するバリアパターンにのみ電圧検出パッドが電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１３】
前記電圧検出パッドが接続されていないバリアパターンは、フローティング状態で実現されるか、接地電圧が印加されることを特徴とする請求項１２に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１４】
前記隣接するバリアパターンは同じ電圧検出用パッドに接続され、１つの検出電極として動作することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１５】
前記電圧検出用パッドに接続されたバリアパターンと交差する第１電極パターンの幅は、前記バリアパターンと交差する面積が最小化されるように調整されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１６】
前記バリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅は、残りのバリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅より狭く実現されることを特徴とする請求項１５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１】
薄膜トランジスタをそれぞれ含む複数の画素が形成された第１基板と、
前記画素に対応して第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の第１電極パターンと、
前記第１基板に対向して位置する第２基板と、
前記第２基板の外面に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のバリアパターンとが備えられることを特徴とするタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項２】
前記複数の第１電極パターンは、第２基板の内面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項３】
前記複数の第１電極パターンは、前記複数のバリアパターンと同一面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項４】
前記第１電極パターンと前記バリアパターンとの間には、絶縁層が形成されることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項５】
前記複数の画素は、それぞれ左眼用イメージ情報を表示する左眼画素と、右眼用イメージ情報を表示する右眼画素とが交互に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項６】
前記第２基板の外面に配列された複数のバリアパターン及びそれらの間の透光領域は、前記左右眼用画素から出る光をそれぞれ選択的に遮断及び透過することを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項７】
前記第１電極パターン及びバリアパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの電極として用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項８】
前記第１電極パターンは、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、前記バリアパターンは、検出電極として動作することを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項９】
前記平板表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記第１電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各第１電極パターンに順次に駆動信号が印加されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１０】
前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１１】
前記各々の第１電極パターンに接続される電圧印加パッドと、前記バリアパターンに接続される電圧検出パッドとがさらに形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１２】
前記複数のバリアパターンのうち、所定間隔離隔したそれぞれ１つのバリアパターンまたは少なくとも２以上の隣接するバリアパターンにのみ電圧検出パッドが電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１３】
前記電圧検出パッドが接続されていないバリアパターンは、フローティング状態で実現されるか、接地電圧が印加されることを特徴とする請求項１２に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１４】
前記隣接するバリアパターンは同じ電圧検出用パッドに接続され、１つの検出電極として動作することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１５】
前記電圧検出用パッドに接続されたバリアパターンと交差する第１電極パターンの幅は、前記バリアパターンと交差する面積が最小化されるように調整されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【請求項１６】
前記バリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅は、残りのバリアパターンと交差する部分における第１電極パターンの幅より狭く実現されることを特徴とする請求項１５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型立体映像平板表示装置。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【公開番号】特開２０１２−７８７６９（Ｐ２０１２−７８７６９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０９６３（Ｐ２０１０−２９０９６３）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
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