JP2005242315A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題手段】本発明に係る表示装置は、所定の周波数で駆動する共通電極23を有するパネル2、および、該パネル2と所定の隙間をもって配置される平板状部材1を備え、前記共通電極の周波数に同期する電圧が印加される電極層13を備えることを特徴とする。
【選択図】図5
Description
Fa=qa×Ea
Fb=qb×Eb
なお、Eaは、a点の電界強度であり、Ebは、b点の電界強度である。
Ea=Ecoma(t)+Eqa+Eqb
なお、Ecoma(t)は、a点での電界成分のうち液晶パネル(対向電極層)の駆動によるもので、時間の関数であり、Eqaは、a点での電界成分のうち電荷qaによるものであり、Eqbは、b点での電界成分のうち電荷qbによるものである。
つまり、EaやEbが一定であれば、Qtp、Qlcに働く力が一定であるためパネルやタッチパネルの振動は発生しないが、EaやEbが上記の通り一定の周波数である駆動周波数で変化するため、パネル表面もしくはタッチパネル裏面が駆動周波数と同じ周波数で振動し、パネルとタッチパネル間の空間を震わせ、音鳴りが発生すると考えられる。
該構成を採用することにより、パネルの共通電極層に基づいて発生する電界を、前記電極層によって発生する電界によって打ち消すことができる。つまり、パネルの共通電極層に基づいて発生する電界は周期的であるものの、この共通電極層に印加される電圧の変化に同期して変化する電圧が電極層に印加されることによって、前記電界を打ち消すことができる。このため、たとえば平板状部材およびパネルがそれぞれ対向する面が帯電している場合にあっても、この帯電した平板状部材およびパネルの面のクーロン力を抑制することができるので、パネルおよび平板状部材の振動を抑制でき、音鳴りの現象を回避することが可能となる。
前記電極層に印加する「同期して変化する電圧」は、たとえば共通電極層に印加する電圧の変化の周波数と同一周波数で同位相または逆位相で変化する電圧とするほか、たとえば共通電極層に印加する電圧の変化の周波数の整数倍の周波数で変化する電圧とすることも可能である。
これにより、共通電極層に印加される電圧に基づいて発生する電界と、前記電極層とに印加される電圧に基づいて発生する電界とが、平板状部材において互いに打ち消しあうことになる。
これにより、一つの共通電極信号発生回路によって、共通電極層および電極層に前述の所望の電圧を印加することができる。なお、上記構成を採用した場合にあっても、たとえば、共通電極信号発生回路が発生した電圧に所定の処理を施して音鳴り改善信号を生成し、当該音鳴り改善信号を前記電極層に印加する音鳴り改善信号発生回路をさらに備える構成を採用することも可能である。
なお、上記構成を採用した場合、たとえば、共通電極層に印加する電圧を発生する共通電極信号発生回路と、共通電極信号発生回路が発生した電圧に所定の処理を施して音鳴り改善信号を生成し、当該音鳴り改善信号を前記電極層に印加する音鳴り改善信号発生回路とをさらに備える構成を採用することが好ましい。
該構成を採用すると、電極層に印加される電圧に基づいて発生する電界によって、パネルの共通電極層に印加される電圧に基づいて発生する電界の変化の周期を変えることができるので、パネルおよび平板状部材が帯電している場合であっても、パネルおよび平板状部材に作用するクーロン力による振動を抑制する、あるいは、パネルおよび平板状部材に作用するクーロン力による振動の周期を可聴領域外とすることにより、音鳴りの現状を回避することができる。
具体例を挙げて以下に説明すると、たとえば共通電極層に周期が10kHzの電圧が印加されており、本発明のような電極層が存在しない場合、この共通電極による電界は10kHzの周期で振幅することになる。しかしながら、本発明のような電極層に、たとえば30kHzの電圧を印加して、共通電極層および電極層による電界が30kHzの周期で振幅するようにすることにより、帯電したパネル等がこの電界に基づくクーロン力により振動しても、可聴領域外となるため、人に認識されないようにすることができる。
これにより、共通電極信号発生回路によって共通電極層に前述の所望の電圧を印加することができるとともに、該共通電極層が発生した電圧が音鳴り改善信号発生回路において所定の処理を施して音鳴り改善信号を生成し、この音鳴り改善信号により前記電極層に前述の所望の電圧を印加することができる。
つまり、従来のタッチパネルが有する第1の電極層または第2の電極層に音鳴りを防止する所望の電圧を印加することにより、従来用いられているタッチパネルをそのまま利用し、第1の電極層または第2の電極層の電気的制御を変更するのみで本発明に係る表示装置を得ることができる。
これにより、タッチパネルを使用する際には、タッチパネルコントローラと前記電極層との導通状態に切替えることにより、ユーザが触れた位置を第1の電極層および第2の電極層との間に生ずる電気的変化をタッチパネルコントローラが検出することができる。
このような信号発生回路を備える場合にあっては、前記スイッチ手段が、前記電極層と前記タッチパネルコントローラとの間を導通状態とした際には該電極層と前記信号発生回路とを遮断状態とするように設けられていることが好ましい。特に、該スイッチ手段は、前記タッチパネルの第1の電極層と前記第2の電極層との間に生じる電気的変化を検知して、前記電極層と信号発生回路との間を遮断状態とするとともに該電極層とタッチパネルコントローラとを導通状態とするように設けられていることが好ましい。
また、上記のような信号発生回路を備える場合にあっては、前記スイッチ手段が、前記電極層と前記タッチパネルコントローラとの間を遮断状態とした際には該電極層と前記信号発生回路とを導通状態とするように設けられていることが好ましい。特に、前記スイッチ手段は、前記タッチパネルの第1の電極層と前記第2の電極層との間に生じる電気的変化を所定の時間検知しない際に、前記電極層とタッチパネルコントローラとの間を遮断状態とするとともに該電極層と信号発生回路とを導通状態とするように設けられていることが好ましい。
なお、前記電極信号発生回路とは、電極層に音鳴り改善のための電圧を印加するための回路であり、共通電極層に印加する電圧を発生する共通電極信号発生回路から前記電極層に電圧が直接印加される場合には、この共通電極信号発生回路が前記電極信号回路に該当する。また、音鳴り改善信号を生成して、当該音鳴り改善信号を前記電極層に印加する音鳴り改善信号発生回路を備える場合には、該音鳴り改善信号発生回路が前記電極信号発生回路に該当する。
これにより、たとえば、従来用いられていたパネルおよびタッチパネルに透明電極層を積層あるいは配置して、この透明電極層に所望の電圧を印加することにより、本発明に係る表示装置を得ることができる。しかも、タッチパネルの電極層やパネルの電極層を従来の装置と同様の制御方法により制御することができる。また、電極層が透明電極層から構成されているので、ユーザから視認されることがなく、良好な表示を行うことができる。
これにより、たとえば、従来用いられていたタッチパネルの表示面に透明電極層を形成して、この透明電極層に所望の電圧を印加することにより、本発明に係る表示装置を得ることができ、しかも、タッチパネルの電極層やパネルの電極層を従来の装置と同様の制御方法により制御することができる。また、電極層が透明電極層から構成されているので、ユーザから視認されることがなく、良好な表示を行うことができる。
これにより、電極層が透明電極層から構成されているので、ユーザから視認されることがなく、良好な表示を行うことができる。なお、前記透明電極層は、表面パネルの表示面および/または裏面(表示面の反対側の面)に形成することもでき、また、表面パネルの内部に形成することも可能である。
なお、前記表面パネルとしては、たとえば、パネルの表示面を保護するための保護パネルを採用することが可能である。
なお、前記透明電極層は、フロントライトを構成する部材の表示面および/または裏面に形成することもでき、また、フロントライトを構成する部材の内部に形成することも可能である。
なお、上記構成を採用する場合には、パネルが、第1の透明基板と、当該第1の透明基板よりも表示面側に配置される第2の透明基板とを含み、該第1の透明基板の表示面の反対側に前記透明電極層が形成され、該透明電極層の表示面の反対側に偏光板が接着されている構成を採用することが可能である。
なお、図1は、実施例1の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図2は、実施例1の液晶表示装置を概略的に説明するための概略的斜視図である。図3は、実施例1の液晶表示装置において各電極層に印加する電圧と平板状部材における電界との関係を説明するための模式的説明図であり、(a)は液晶パネルの対向電極層(共通電極層)に印加する電圧(縦軸)と時間(横軸)との関係、(b)はタッチパネルの裏面側電極層に印加する電圧(縦軸)と時間(横軸)との関係、(c)は平板状部材における電界(縦軸)と時間(横軸)との関係を示す。図4は、実施例1の液晶表示装置において、スイッチング手段を含む概略的ブロック図である。図5は、実施例1の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図6は、同実施例の液晶表示装置の実験例の説明図を示す。図7は、実施例2の液晶表示装置を概略的に説明するための概略的斜視図である。図8は、実施例2の液晶表示装置において各電極層に印加する電圧と平板状部材における電界との関係を説明するための模式的説明図であり、(a)は液晶パネルの対向電極層(共通電極層)に印加する電圧(縦軸)と時間(横軸)との関係、(b)はタッチパネルの裏面側電極層に印加する電圧(縦軸)と時間(横軸)との関係、(c)は平板状部材における電界(縦軸)と時間(横軸)との関係を示す。図9は、実施例3の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図10は、実施例4の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図11は、実施例5の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図12は、実施例6の液晶表示装置の概略的断面図を示す。図13は、実施例7の液晶表示装置の概略的断面図を示す。
前記表面側基板22および裏面側基板26には、それぞれ電極層23,25(画素電極層および対向電極層(共通電極層))が積層して形成されている。また、該液晶パネル2は、表面側基板22の表面(表示面側の面)、および、裏面側基板22の裏面(表示面の反対側の面)に、それぞれ接着された偏光板21,27を備えている。また、前記対向電極層23には、所定の周波数で電圧が変化する共通電極信号が印加されている。また、本実施例の表示装置は、該対向電極層23に共通電極信号を印加するための共通電極信号発生回路81を備えている。(図4参照)
前記一対のシート材11,14のうち少なくとも表面側シート材11は、可撓性を有する部材から構成されており、ユーザがタッチパネル1を触れることにより表面側シート材11が裏面側に撓み、そのユーザが触れた箇所において第1電極層12および第2電極層13が互いに接触するように設けられている。また、タッチパネル1は、裏面側シート材14の裏面に配置された透明板材15を備えている。つまり、本実施例においては、前記液晶パネル2の表面側の偏光板21と、タッチパネル1の透明板材15とが所定の隙間をもって対向するように配置されている。さらに、本実施例の表示装置は、前述のようにタッチパネル1にユーザが触れた際に接触する第1電極層12と第2電極層13との間に生じる電気的変化を検出して、当該ユーザが触れた位置を検出するタッチパネルコントローラ82を備えている。(図4参照)
このスイッチ手段83は、タッチパネル1にユーザが触れることによる入力信号(タッチパネル1の表面側電極層12と裏面側電極層13との間に生じる電気的変化)を検知し切替信号を生成する切替信号発生部83a、および、該切替信号発生部83aが生成した切替信号に基づいて共通電極信号発生回路81と裏面側電極層13との導通状態を遮断状態にするとともにタッチパネルコントローラ82と裏面側電極層13との導通状態へと切替える切替制御部83bとを備えている。また、前記切替信号発生部83aは、タッチパネル1の入力信号が所定の時間検知されない場合には切替信号を生成して前記切替制御部83bに送るように設けられており、この切替信号を受けた切替制御部83bは、タッチパネルコントローラ82と裏面側電極層13との導通状態を遮断状態にするとともに共通電極信号発生回路81と裏面側電極層13との導通状態へと切替えるように設けられている。
つまり、スイッチ手段83は、タッチパネル1の入力信号の有無に基づいて、入力信号がある場合には(タッチパネル1の使用時には)、共通電極信号発生回路81と裏面側電極層13とを遮断状態としてタッチパネルコントローラ82と裏面側電極層13とを導通状態とする一方、入力信号がない場合には(タッチパネルの不使用時には)、タッチパネルコントローラ82と裏面側電極層13とを遮断状態とし、共通電極信号発生回路と裏面側電極層13とを導通状態とするように設けられている。
なお、前記切替信号発生部83aは、たとえばNORゲート回路により構成することが可能であり、また、切替制御部83bは、たとえばアナログスイッチ回路により構成することが可能である。
まず、タッチパネル1の(透明板材15の)裏面の任意の点c及びそれに対向する液晶パネル2の(偏光板21の)表面の点dに着目し、点cに帯電している電荷をqc、点dに帯電している電荷をqdとすると、qc、qdに働く力各Fc、Fdは次式による求めることができる。(なお、説明上においては、力の成分(および電界の成分)として、液晶パネル2とタッチパネル1との積層方向のみの成分を考慮することとする。)
Fc=qc×Ec
Fd=qd×Ed
なお、Ecは、c点の電界強度であり、Edは、d点の電界強度である。
Ec=Ecomc(t)+Eqc+Eqd-Etpd(t) … (1)式
なお、Ecomc(t)は、c点での電界成分のうち液晶パネル2(対向電極層23)駆動によるもので、時間の関数であり、Eqcは、c点での電界成分のうち電荷qcによるものであり、Eqdは、c点での電界成分のうち電荷qdによるものであり、Etpc(t)は、c点での電界成分のうちタッチパネル1の裏面側電極層13の電圧によるものである。
なお、タッチパネル1の(透明板材15の)裏面の他の点でも同様な電界強度の変化が発生するため、タッチパネル1の(透明板材15の)裏面の面全体の電荷総量をQtpとするとそのQtpすなわち面全体に働く力Ftpも同じく変化しにくくなると考えられ、同様に、液晶パネル2の表面全体の電荷総量をQlcとした場合にパネル表面全体に働く力Flcも変化しにくくなると考えられる。
上記実施例1の液晶表示装置について、以下の実験を行った。
まず、実験に用いた液晶表示装置は、画面サイズが、3インチ四方で、画素数が、QVGA(240×320)のものを用い、液晶駆動のために対向電極層に駆動周波数9.5kHzで振幅5Vの電圧を印加した。
この実施例3の液晶表示装置は、液晶パネル2とタッチパネル1との間に透明電極シート3が配置されており、具体的には、タッチパネル1の裏面側に前記透明電極シート3が接着されている。この透明電極シート3は、透明電極層32を有するものであり、具体的には、樹脂製の透明フィルム33の表面側に透明電極層32が積層して形成され、該透明電極層32の表面側に粘着層31が積層して形成されており、この粘着層31によって前記タッチパネル1の裏面に接着されている。
そして、この透明電極シート3の透明電極層32には、液晶パネル2の共通電極信号の電圧の変化と同一の周波数で同一の位相で変化する電圧が印加されている。なお、実施例3においては、実施例1のようなスイッチ手段83は設けられておらず、実施例3においては、前記透明電極層32には液晶駆動時に常時前記電圧が印加されている。
この実施例4の液晶表示装置は、タッチパネル1の表面に、実施例3のような透明電極シート3が配置されており、この透明電極シート3の透明電極層32に液晶パネル2の対向電極層23に印加される共通電極信号の電圧の変化と同一の周波数で同位相で変化する電圧が印加されている。
なお、図示例にあっては、所望電圧を印加する透明電極層32を有する透明電極シート3をタッチパネル1の表面に粘着層31を介して接着されているものを図示しているが、該透明電極層32をタッチパネル1の(表面側シート材11の)表面に直接積層することも可能である。さらに、前記透明電極層32を液晶パネル2側に配置することも適宜設計変更可能な事項である。
この実施例5の液晶表示装置にあっては、保護板4は、透明な樹脂板からなる保護板本体41の裏面に、透明電極層42が積層され、この透明電極層42の裏面には透明樹脂フィルム43が積層されて構成されている。この保護板4の透明電極層42には、既述の実施例と同様に、対向電極層23に印加される共通電極信号の電圧の変化と同一の周波数で同位相で変化する電圧が印加されている。
なお、図示例にあっては、保護板4に、所望電圧を印加する透明電極層42を形成するものについて説明したが、保護板4に実施例3のような透明電極層を有する透明電極シート3を接着することも適宜設計変更可能な事項である。また、実施例5のような保護板を有する場合にあっても、保護板に電極層を設けずに、液晶パネル2に音鳴り改善のための所望の電圧を印加する電極層を設けることも適宜設計変更可能な事項である。
この実施例6の液晶表示装置にあっては、フロントライトユニット5の導光板51には透明電極層52が積層形成されており、該透明電極層52には既述の実施例と同様に対向電極層23に印加される共通電極信号の電圧の変化と同一の周波数で同位相で変化する電圧が印加されている。
なお、図示例にあっては、フロントライトユニット5の導光板51に、音鳴り改善のための所望の電圧を印加する電極層52を形成するものについて説明したが、たとえば導光板51に実施例3のような透明電極層を有する透明電極シート3を接着することも適宜設計変更可能な事項である。また、実施例6のようなフロントライトユニットを有する場合にあっても、フロントライトユニットの導光板に電極層を設けずに、液晶パネル2に音鳴り改善のための所望の電圧を印加する電極層を設けることも適宜設計変更可能な事項である。
この実施例7の液晶表示装置のバックライトユニット6は、導光板62と、該導光板62に積層された光学シート61とを備えている。また、前記透明電極層7は、液晶パネル2に設けられており、この透明電極層7は、液晶パネル2の裏面側(表示面の反対側)の基板26と偏光板27との間に配置されている。具体的には、液晶パネル2の裏面側基板26の裏面に前記透明電極層7が積層して形成されており、該透明電極層7の裏面に偏光板27が接着されている。
なお、上記実施例7において、所望の電圧を印加する電極層は、実施例3のような透明電極シート3から構成することも可能であり、さらには、液晶パネル2に電極層を設けずにバックライトユニット6を構成する部材に設けることも適宜設計変更可能な事項である。
11,14 シート材
12,13 透明電極
15 透明板材
2 液晶パネル
21,27 偏光板
22,26 基板
23,25 電極
3 透明電極シート
31 粘着層
32 透明電極層
33 透明フィルム
4 保護板
41 保護板本体
42 透明電極層
43 透明樹脂フィルム
5 フロントライトユニット
51 導光板
52 透明電極層
52 電極層
6 バックライトユニット
61 導光板
62 光学シート
7 透明電極層
81 共通電極信号発生回路
82 タッチパネルコントローラ
83 スイッチ手段
83a 切替信号発生部
83b 切替制御部
84 改善信号発生回路
9 音圧測定装置
Claims (16)
- 所定の周波数で変化する電圧が印加される共通電極層を有するパネル、および、該パネルと所定の隙間をもって配置される平板状部材を備える表示装置であって、
前記共通電極層に印加される電圧の変化に同期して変化する電圧が印加され、前記平板状部材および前記パネルに対して略平行となるように配置される電極層を備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であって、
前記平板状部材は、前記電極層と前記共通電極層との間に配置されており、
該電極層には、前記共通電極層に印加される電圧の変化と同位相の電圧が印加されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であって、
前記共通電極層および前記電極層に電圧を印加するための共通電極信号発生回路をさらに備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であって、
前記共通電極層には、所定の周波数で変化する電圧が印加されており、
前記電極層に印加される電圧は、前記共通電極層に印加される電圧が有する周波数よりも高い周波数で変化することを特徴とする表示装置。 - 所定の周波数で変化する電圧が印加される共通電極層を有するパネル、および、該パネルと所定の隙間をもって配置される平板状部材を備える表示装置であって、
前記平板状部材および前記パネルに対して略平行となるように配置される電極層を備え、
該電極層には、前記共通電極層に所定の周波数で変化する電圧が印加されることにより発生する電界の変化の周期を変えるような電界を発生する電圧が印加されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項5に記載の表示装置であって、
前記共通電極層に印加する電圧を発生する共通電極信号発生回路と、
前記共通電極信号発生回路が発生した電圧に所定の処理を施して音鳴り改善信号を生成し、当該音鳴り改善信号を前記電極層に印加する音鳴り改善信号発生回路とをさらに備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項1又は5に記載の表示装置であって、
前記平板状部材は、前記パネルの表示面側に、該パネルと所定の隙間をもって配置されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置であって、
第1の電極層と、当該第1の電極層よりも前記パネルの表示面側において当該第1の電極層に対向するように配置される第2の電極層とを含むタッチパネルとをさらに備え、
前記電極層は、前記第1の電極層または前記第2の電極層の少なくとも一方であることを特徴とする表示装置。 - 請求項8に記載の表示装置であって、
前記タッチパネルにユーザが触れることにより、前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に生じる電気的変化を検出して、当該ユーザが触れた位置を検出するタッチパネルコントローラと、前記第1の電極層および/または前記第2の電極層と、前記タッチパネルコントローラとの間の電気的接続を導通状態と遮断状態とに切替えるスイッチ手段とをさらに備える表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置であって、
第1の電極層と、当該第1の電極層よりも前記パネルの表示面側において当該第1の電極層に対向するように配置される第2の電極層とを含むタッチパネルをさらに備え、
前記電極層は、前記第1の電極層と前記共通電極層との間に配置された透明電極層から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置であって、
第1の電極層と、当該第1の電極層よりも前記パネルの表示面側において当該第1の電極層に対向するように配置される第2の電極層とを含むタッチパネルをさらに備え、
前記電極層は、タッチパネルの表示面側に設けられた透明電極層から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置であって、
前記平板状部材は、前記パネルの表示面側に配置される表面パネルから構成されており、
前記電極層は、該表面パネルに設けられた透明電極層から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置であって、
前記平板状部材は、前記パネルの表示面側に配置されるフロントライトを構成する部材の一部であり、
前記電極層は、該フロントライトに設けられた透明電極層から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項1又は5に記載の表示装置であって、
前記電極層は、前記共通電極層を有するパネルに設けられていることを特徴とする表示装置。 - 請求項14に記載の表示装置であって、
前記平板状部材は、前記パネルの表示面の反対側に配置され、該パネルに光を供給するバックライトを構成する部材の一部であり、
前記電極層は、前記パネルの表示面の反対側に設けられた透明電極層から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項15に記載の表示装置であって、
前記パネルは、第1の透明基板と、当該第1の透明基板よりも表示面側に配置される第2の透明基板とを含み、該第1の透明基板の表示面の反対側に前記透明電極層が形成されており、
該透明電極層の表示面の反対側に偏光板が接着されていることを特徴とする表示装置。
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