JP2015099407A - Input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画面へ座標を入力する静電容量結合方式の入力装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitive coupling type input device for inputting coordinates to a screen.
表示画面に使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能をもつ入力装置を備えた表示装置は、PDAや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチによる入力装置として、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。 A display device having an input device having a screen input function for inputting information by touching the display screen with a user's finger is a mobile electronic device such as a PDA or a portable terminal, various home appliances, and an unmanned reception machine. It is used for stationary customer information terminals such as. As such an input device by touching, a resistive film method for detecting a change in resistance value of a touched portion, or a capacitive coupling method for detecting a capacitance change, an optical sensor for detecting a light amount change in a portion shielded by the touch The method is known.
静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式では透過率が80%程度と低いのに対し静電容量結合方式は約90%と透過率が高く表示画質を低下させない点があげられる。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。 The capacitive coupling method has the following advantages when compared with the resistive film method and the optical sensor method. For example, the resistance film method and the optical sensor method have a low transmittance of about 80%, whereas the capacitive coupling method has a high transmittance of about 90% and does not deteriorate the display image quality. In the resistive film method, the touch position is detected by mechanical contact of the resistive film, which may cause deterioration or damage of the resistive film, whereas in the capacitive coupling method, the detection electrode is in contact with other electrodes. This is advantageous from the viewpoint of durability.
静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献1で開示されているような方式がある。
As an input device of the capacitive coupling method, for example, there is a method as disclosed in
本発明はこのような静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an input device that can be easily manufactured in such a capacitively coupled input device.
このような課題を解決するために本発明は、液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられる透光性基板を備え、かつ前記座標検出電極の一方の電極は、前記透光性基板の接着層側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の電極は、前記液晶表示装置の電極を用いたことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention is an input device including a pair of coordinate detection electrodes that are arranged on the viewer side of a liquid crystal display device and are opposed to each other through a dielectric element. The liquid crystal display device includes a translucent substrate that is attached to an observer-side substrate via an adhesive layer that is a dielectric element, and one of the coordinate detection electrodes is the translucent substrate. The electrode of the liquid crystal display device is used as the other electrode of the coordinate detection electrode.
本発明によれば、容易に低抵抗の電極が形成可能な高温のプロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるため、消費電力の低減を図ることができる。また、液晶表示装置の製造プロセスとは別々に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、容易に適用することができる。 According to the present invention, it is possible to perform processing by a high-temperature process that can easily form a low-resistance electrode, thereby reducing the resistance value of the coordinate detection electrode of the input device, thereby reducing power consumption. Can be planned. Further, since the light-transmitting substrate manufactured separately from the manufacturing process of the liquid crystal display device can be manufactured by a simple process of attaching with an adhesive layer, it can be easily applied.
さらに、液晶表示装置のパネルを作製した後の化学エッチングによる研磨が可能で、研磨後のパネル表面に電極パターン形成することによる製造コストの上昇も抑制できる。 Furthermore, polishing by chemical etching after manufacturing a panel of a liquid crystal display device is possible, and an increase in manufacturing cost by forming an electrode pattern on the polished panel surface can be suppressed.
以下、本発明の一実施の形態による入力装置について、液晶表示装置に用いるタッチパネルを例に図面を用いて説明する。 Hereinafter, an input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings using a touch panel used in a liquid crystal display device as an example.
図1は本発明の一実施の形態によるタッチパネル機能を備えた液晶表示装置の概略構成を説明するための構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a schematic configuration of a liquid crystal display device having a touch panel function according to an embodiment of the present invention.
図1において、1は入力装置となる静電容量結合方式のタッチパネル機能を備えた液晶表示装置であり、液晶表示装置1は、観察者側の基板、すなわち液晶表示装置1の前面に透光性基板としてのタッチパネル基板2が配置されている。
In FIG. 1,
前記タッチパネル基板2には、一対の座標検出電極の一方の容量検出用の検知電極YP1、YP2・・・・が形成されている。一方、座標検出電極の他方の電極である容量検出用の駆動電極XP1、XP2・・・・は、液晶表示装置の電極により構成されている。すなわち、液晶表示装置のTFT基板などに形成される共通電極、または各画素毎に設けられる画素電極により、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極XP1、XP2・・・・が構成されている。
On the
タッチパネル機能を備えた液晶表示装置1では、表示された画像を使用者が見ながら、タッチパネルを操作するため、液晶表示装置1の表示画像がタッチパネル基板2を透過する必要があり、タッチパネル基板2は透過率が高いことが望ましい。
In the liquid
タッチパネル機能を構成する検知電極YP1、YP2・・・・と駆動電極XP1、XP2・・・・は、検出用配線によって容量検出部3に接続される。容量検出部3は、制御演算部4から出力される検出制御信号により制御され、タッチパネルに含まれる各検知電極YP1、YP2・・・・と駆動電極XP1、XP2・・・・の容量を検出し、各電極の容量値によって変化する容量検出信号を制御演算部4に出力する。 .. And the drive electrodes XP1, XP2,... Constituting the touch panel function are connected to the capacitance detection unit 3 by detection wiring. The capacitance detection unit 3 is controlled by the detection control signal output from the control calculation unit 4, and detects the capacitance of each of the detection electrodes YP1, YP2,... And the drive electrodes XP1, XP2,. The capacitance detection signal that changes depending on the capacitance value of each electrode is output to the control calculation unit 4.
制御演算部4は、各電極の容量検出信号から各電極の信号成分を計算するとともに、各電極の信号成分から入力座標を演算して求める。制御システム5は、タッチ操作により制御演算部4から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号として表示制御回路6に転送する。表示制御回路6は、表示制御信号により転送される表示画像に応じて表示信号を生成し、液晶表示装置1に画像を表示する。
The control calculation unit 4 calculates the signal component of each electrode from the capacitance detection signal of each electrode and calculates the input coordinates from the signal component of each electrode. When the input coordinates are transferred from the control calculation unit 4 by the touch operation, the
図2は本発明の一実施の形態によるタッチパネル機能を備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。なお、図2においては、タッチパネル機能を備えた液晶表示装置の主要構成要素のみを示し、バックライトなどは省略して示している。また、液晶表示装置としては、液晶を間に挟んで対向する一対の基板のうち一方の基板の面内方向に、共通電極および各画素毎の画素電極を配列したインプレイン・スイッチング型(IPS型)の液晶表示装置を例に説明する。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device having a touch panel function according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, only main components of a liquid crystal display device having a touch panel function are shown, and a backlight and the like are omitted. Further, as a liquid crystal display device, an in-plane switching type (IPS type) in which a common electrode and a pixel electrode for each pixel are arranged in the in-plane direction of one of a pair of substrates facing each other with a liquid crystal interposed therebetween. ) Will be described as an example.
図2において、透光性の基板10には、各画素毎に設けられる複数の透光性の画素電極、および共通電極がマトリクス状に配列して形成されているとともに、各画素電極への信号電圧の印加をオンオフするためのスイッチング用の薄膜トランジスタ(TFT)が複数個形成され、これによりアクティブマトリクス方式の電極部11が形成されている。
In FIG. 2, a
前記基板10に間隙をあけて対向配置される観察者側の透光性の基板12の内面には、前記画素電極から構成される画素に一致させてRGBのカラーフィルタ層13が形成され、前記基板10と基板12との間には、液晶を封入することにより液晶層14が形成されている。また、前記基板12の観察者側には、偏光板15aが配置され、前記基板10の背面側、すなわちバックライトを配置する側には偏光板15bが配置され、これにより液晶表示装置が構成されている。
An RGB
前記液晶表示装置の偏光板15a上には、液晶表示装置の割れ防止などの保護機能を果たすとともに、タッチパネル基板2となる透光性基板16が透光性の高分子材料からなる接着層17を介して貼り付けられて配置されている。この透光性基板16の接着層17側の内面、すなわち液晶表示パネル側の表面には、タッチパネルの座標検出電極の一方の検知電極YP1、YP2・・・・を構成する透光性の透明電極18が複数本間隔をあけて形成されている。また、前記基板10の表面には、前記透明電極18と直交してマトリクス状になるように、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極XP1、XP2・・・・を構成する透光性の透明電極19が複数本間隔をあけて形成されている。前記透明電極19は、前記液晶表示装置の共通電極となり、この共通電極に対応させて液晶表示装置の画素電極20が形成されている。
On the polarizing
すなわち、前記タッチパネル基板2の透明電極18と、液晶表示装置の共通電極としての透明電極19との間には、液晶層14、カラーフィルタ層13、透光性基板12、偏光板15aおよび接着層17からなる誘電体要素を介して静電容量結合を形成しており、前記透明電極18を形成した透光性基板16と、前記透明電極19を形成した基板10と、これらの基板間に配置される液晶層14、カラーフィルタ層13、透光性基板12、偏光板15a、および接着層17とにより、静電容量結合方式のタッチパネルが構成されている。
That is, between the
ここで、前記透光性基板16としては、バリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスなどのガラス基板や、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂フィルムからなる樹脂基板等を使用することができる。また、上記例では、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極XP1、XP2・・・・を構成する透明電極19として、前記液晶表示装置の共通電極を用いたが、画素電極を用いてもよい。
Here, as the
図3は、図2に示すタッチパネル機能を備えた液晶表示装置において、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図であり、図3(a)は透光性基板16側の透明電極18を示し、図3(b)は基板12側の透明電極19を示している。図3において、21は表示領域を示している。
3 is a plan view showing an example of an electrode pattern constituting the touch panel in the liquid crystal display device having the touch panel function shown in FIG. 2, and FIG. 3A shows the
図3に示すように、タッチパネルを構成するそれぞれの透明電極18、19には、銀や銅やアルミなどの低抵抗金属材料からなる引出配線部18a、19aを備え、そしてその引出配線部18a、19aは、透光性基板16および基板12の表示領域21外の端部に形成された端子部18b、19bに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, each of the
前記透明電極18、19は、厚さ50〜200nmの導電性を有する薄膜により構成され、ITO(酸化インジウム錫)、ATO(酸化アンチモン錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等を使用することができる。また、透明電極18、および透明電極19はシート抵抗が40Ω/□程度となるように形成している。
The
図4は、図2に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図であり、以下図4を用いて説明する。 FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the liquid crystal display device including the touch panel shown in FIG. 2, and will be described below with reference to FIG.
まず、通常の液晶表示装置のパネルの製造工程と同様に、パネルを作製する。このとき、共通電極(または画素電極)を透明電極19として使えるように、表示領域内の複数の領域に分け、該領域内で互いに接続が可能な形態としておく。
First, a panel is manufactured in the same manner as a manufacturing process of a panel of a normal liquid crystal display device. At this time, the common electrode (or the pixel electrode) is divided into a plurality of areas in the display area so that the common electrode (or pixel electrode) can be used as the
図4(a)に示すように、パネルを作製した後、パネルの基板10、12について、フッ化水素により化学エッチングを行い、図4(b)に示すように、基板10、12の表面の研磨(スリミング)を行う。
As shown in FIG. 4A, after the panel is manufactured, the
その後、図4(c)に示すように、基板12上に偏光板15aを、基板10下に偏光板15bを貼り付ける。その後、図3(b)に示すように端子部19bに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。この他、図示していないが液晶表示に必要な電極の端子部にも外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。
Thereafter, as illustrated in FIG. 4C, the
一方、別の工程により、透光性基板16に透明電極18を形成する工程を実施する。この工程では、ガラス基板からなる透光性基板16表面にITO膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、透明電極18を形成し、図3(a)に示すように引出配線部18a、端子部18bを形成し、端子部18bに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。
On the other hand, the process of forming the
その後、図4(d)に示すように、偏光板15aを配置した液晶表示装置に対して、別の工程で作製された透明電極18を有する透光性基板16の位置合わせを行った後、図4(e)に示すように、両者を透光性の接着層17により貼り付けることにより完成品とすることができる。
Then, as shown in FIG.4 (d), after aligning the translucent board |
なお、両者を接着層17で貼り付ける際に、接着層17は、液状の接着材、またはシート状の接着材により形成してもよい。また、接着層17は、液晶表示装置の偏光板15側に形成した後、透明電極18を形成した透光性基板16を貼り付けるか、または透明電極18を形成した透光性基板16にあらかじめ接着層17を形成し、その透光性基板16を液晶表示装置の偏光板15aに貼り付けるようにしてもよい。
In addition, when affixing both with the
なお、共通電極を接続して共通電極群とし、タッチパネルの駆動電極として用いる場合は、液晶表示期間とタッチパネルの座標検出期間を時分割し、座標検出期間中はバックライトを消灯して駆動すればよい。また、座標検出用の駆動電圧を高周波信号とすることで、座標検出期間中も液晶表示を維持しつつ座標検出する駆動を行うことが可能である。 In addition, when connecting a common electrode to form a common electrode group and using it as a drive electrode for a touch panel, the liquid crystal display period and the coordinate detection period of the touch panel are time-divided, and the backlight is turned off during the coordinate detection period. Good. In addition, by using a high-frequency signal as the coordinate detection drive voltage, it is possible to perform a coordinate detection drive while maintaining the liquid crystal display during the coordinate detection period.
一方、画素電極をタッチパネルの駆動電極として用いる場合は、液晶表示期間とタッチパネルの座標検出期間を時分割し、座標検出期間中はバックライトを消灯して駆動する方法を用いればよい。 On the other hand, in the case where the pixel electrode is used as a drive electrode of the touch panel, a method in which the liquid crystal display period and the coordinate detection period of the touch panel are divided in time and the backlight is turned off during the coordinate detection period may be used.
以上のように本発明においては、液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられる透光性基板を備え、かつ前記座標検出電極の一方の電極は、前記透光性基板の接着層側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の電極は、前記液晶表示装置の基板に形成された共通電極、または画素電極を用いたもので、透光性基板側の座標検出電極である透明電極は、パネルの製造プロセスとは別の製造工程で作製できるため、容易に低抵抗の電極が形成可能な高温のプロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるため、消費電力の低減を図ることができる。 As described above, the present invention is an input device that includes a pair of coordinate detection electrodes that are disposed on the viewer side of the liquid crystal display device and that are opposed to each other with a dielectric element therebetween, and the liquid crystal display The apparatus includes a translucent substrate that is pasted on an observer-side substrate via an adhesive layer serving as a dielectric element, and one of the coordinate detection electrodes is on the adhesive layer side of the translucent substrate The other electrode of the coordinate detection electrode is a coordinate detection electrode on the translucent substrate side using a common electrode or a pixel electrode formed on the substrate of the liquid crystal display device. Since the transparent electrode can be manufactured in a manufacturing process different from the panel manufacturing process, it can be processed by a high-temperature process that can easily form a low-resistance electrode, which enables the low-resistance value of the coordinate detection electrode of the input device Can be Therefore, it is possible to reduce power consumption.
また、パネルの製造プロセスとは別々に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、上記実施の形態で説明したように配線が複雑化せず容易に適用することができる。 In addition, since the light-transmitting substrate manufactured separately from the panel manufacturing process can be manufactured by a simple process of adhering with an adhesive layer, wiring is not complicated as described in the above embodiment. Can be applied to.
以上のように本発明は、静電容量結合方式の入力装置において有用な発明である。 As described above, the present invention is useful for a capacitively coupled input device.
1 液晶表示装置
2 タッチパネル基板
3 容量検出部
12 透光性基板
15 偏光板
16 透光性基板
17 接着層
18、19 透明電極
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