JP2007199988A

JP2007199988A - 電気光学装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2007199988A
Application number: JP2006017330A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Taguchi; 聡志田口; Shinji Sakurai; 慎二櫻井; Tsukasa Funasaka; 司舩坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: US7593067B2; CN101008726A; KR100805523B1; EP1813977A1; TW200734986A; JP4412288B2; US20070171326A1; KR20070078383A

Abstract

【課題】ユーザが押圧した位置を正確に検出し、入力の誤作動を防止した電気光学装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】電気光学装置１００は電気光学パネル３０とタッチパネル５０を有し、電気光学パネル３０は、対向配置される第１電気光学パネル基板２と第２電気光学パネル基板１との間に電気光学物質４が挟持されている。タッチパネル５０は、電気光学パネル３０の第１電気光学パネル基板２の液晶層４側と反対の面側に配置される第２タッチパネル基板１４と、第２タッチパネル基板１４とスペーサ１２を介して隙間を空けて配置される可撓性を有する第１タッチパネル基板１１と、第２タッチパネル基板１４の第１タッチパネル１１と対向する対向面に設けられる位置を検出する位置検出手段５３，５４と、第１タッチパネル基板１１の第２タッチパネル基板１４と対向する対向面１１ａに設けられる樹脂膜２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置及び電子機器に関する。

近年、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ等の小型情報電子機器の普及に伴い、液晶表示パネル上に入力装置としてタッチパネルを搭載した液晶表示装置が広く使用されるようになってきている。
このタッチパネルの一例として、ガラス基板と、ガラス基板の表面上に表面弾性波を発生させる送信子と、発生した表面弾性波を検知する受信子とを備える超音波表面弾性波方式のものが知られている。

ガラス基板の表面上を伝播している表面弾性波は、ユーザが指などでガラス基板の表面上をタッチすると、そのタッチされた位置で減衰する。超音波表面弾性波方式のタッチパネルでは、タッチされた位置で表面弾性波が減衰する性質を利用して、ユーザがタッチした位置を検知する。

しかしながら、一般的な超音波表面弾性波方式のタッチパネルでは、最表面に表面弾性波を発生させるので、水滴や油滴、ゴミなどが、その最表面に付着した場合にも、表面弾性波を減衰させてしまう。そのため、超音波表面弾性波方式のタッチパネルは、水滴や油滴、ゴミなどが付着した場所を、ユーザが指などで触れた位置として誤検出してしまうことがあった。
また、特許文献１記載のタッチパネル装置は、ガラス１枚から構成されるため、耐衝撃性に乏しく、特にガラスの薄板化を図る場合には軽微な衝撃により割れてしまうという問題があった。

そこで、表面弾性波が伝播するガラス基板の最表面上に透明樹脂フィルム等を配置したタッチパネルが提案されている。
例えば、特許文献１には、表面弾性波が伝搬するガラス基板と、このガラス基板の周縁部に対面して対をなすように配設され表面弾性波を送受信するトランスジューサと、トランスジューサが受信した表面弾性波に基づき、所定の操作領域に接触する物体のタッチ位置を検出する手段と、ガラス基板に対して空間層を挟んで配置され、ガラス基板の基板対向面に複数のドットスペーサが形成された透明樹脂フィルムとを備えるタッチパネルが開示されている。
また、表面波が伝播される基板最表面を保護するものとしては、透明樹脂フィルムの他に透明なガラス基板等も用いられている。
このようなタッチパネルの構成により、表面弾性波が伝搬する透明基板が透明樹脂フィルムによって覆われて露出しないので、傷や水滴その他の汚れによる誤動作を防止すると共に、ガラス基板の割れによる飛散を防止を図っている。
特開２００４−３４８６８６号公報

ところで、上記特許文献１においては、透明樹脂フィルムの外面がユーザの押圧する入力面となり、入力の際には透明樹脂フィルムの外面の所定位置を押圧して透明樹脂フィルムを撓ませる。透明樹脂フィルムの撓み部分はガラス基板表面に接触し、ガラス基板表面を伝播する表面弾性波を減衰させる。トランスジューサはこの表面弾性波の減衰率に基づいてユーザの押圧位置を検出する。
しかしながら、透明樹脂フィルム（ガラス基板）では、弾性率（ヤング率）が高いため、ユーザの押圧により透明樹脂フィルムが十分に撓まず、ガラス基板表面を伝播する表面弾性波を減衰させることができなかった。これにより、ユーザが押圧した正確な位置を検出することができず、入力の誤動作が発生してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザが押圧した位置を正確に検出し、入力の誤作動を防止した電気光学装置及び電子機器を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、前記電気光学パネルは、互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、前記タッチパネルは、前記電気光学パネルの前記第１電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側に配置される第２タッチパネル基板と、前記第２タッチパネル基板とスペーサを介して一定の隙間を空けて配置される可撓性を有する第１タッチパネル基板と、前記第２タッチパネル基板の前記第１タッチパネルと対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記第１タッチパネル基板の押圧される位置を検出する位置検出手段と、前記第１タッチパネル基板の前記第２タッチパネル基板と対向する対向面に設けられる樹脂膜と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るタッチパネルは、基板上に超音波等といった音波によって表面波を発生させると共に、入力する物によって押圧された位置をその表面波の変化に基づいて位置検出手段によって検出する、いわゆる超音波方式のタッチパネルである。ここで表面波とは、２つの異なった媒質間の境界に沿い、エネルギーを放射することなく伝搬する波のことである。本発明においては、第２タッチパネル基板の第１タッチパネル基板と対向する面を表面波が伝搬する。なお、上記の入力する物としては、入力を行うオペレータの指やタッチペン等が考えられる。

本発明の構成では、可撓性を有する第１タッチパネル基板の外面側（対向する第２タッチパネル基板側とは反対の面側）はユーザが押圧する入力面となる。
第１タッチパネル基板の入力面の押圧により、第１タッチパネル基板と共に樹脂膜が第２タッチパネル基板方向に撓み、樹脂膜の撓んだ部分が第２タッチパネル基板と接触する。このとき、基板方向の押圧による応力は樹脂膜によって吸収されるため、撓んだ樹脂膜の部分と第２タッチパネル基板との接触部分の面積は大きくなる。従って、第２タッチパネル基板の対向面を伝播する表面波は、樹脂膜と第２タッチパネル基板との接触部分が障害となり、この接触部分において十分に変化（減衰）する。これにより、位置検出手段は表面波が変化した位置に基づいて、押圧された位置を高精度に検出することができる。
また、本発明において表面波は、第２タッチパネル基板の対向面（第２タッチパネル基板と第１タッチパネル基板との間）に発生し、この対向面を伝播する。従って、表面波が伝播する第２タッチパネル基板の対向面は外部に露出しないので、その対向面に異物や汚れ等が付着することを防止できる。その結果、第２タッチパネル基板の表面波が形成される面に異物や汚れ等が付着することによって表面波が変化することがなくなるので、タッチパネルの誤動作を防止できる。
なお、本願発明において、電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。具体的には、電気光学物質として液晶を用いる液晶表示装置、電気光学物質として有機ＥＬ(Electro-Luminescence)を用いる有機ＥＬ装置、無機ＥＬを用いる無機ＥＬ装置、電気光学物質としてプラズマ用ガスを用いるプラズマディスプレイ装置等がある。さらには、電気泳動ディスプレイ装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）、フィールドエミッションディスプレイ装置（ＦＥＤ：電界放出表示装置：Field Emission Display）、エレクトロクロミックディスプレイ装置（ＥＣＤ：Electrochromic Display）等がある。

また本発明の電気光学装置は、前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、前記タッチパネルの第１タッチパネル基板の第２タッチパネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることも好ましい。
この構成によれば、第１タッチパネル基板の外面に第２偏光板が配置されるため、例えば押圧の衝撃等によって第１タッチパネル基板が破損した場合であっても、破損した第１タッチパネル基板の破片が外部に飛散することを防止できる。

また本発明の電気光学装置は、前記樹脂膜のヤング率が、前記第１タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことも好ましい。
この構成によれば、樹脂膜のヤング率が第１タッチパネル基板及び第１偏光板のヤング率よりも低いため、第１タッチパネル基板と樹脂膜との接触面積が大きくなり、表面波を十分に減衰させることができる。

本発明は、電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、前記電気光学パネルは、互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、前記タッチパネルは、前記電気光学パネルの第１電気光学パネル基板とスペーサを介して一定の間隔を空けて配置される可撓性を有するタッチパネル基板と、前記第１電気光学パネル基板の前記タッチパネル基板と対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記タッチパネル基板の押圧される位置を検出する位置検出手段と、前記タッチパネル基板の前記第１電気光学パネル基板と対向する対向面に設けられる樹脂膜と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、一対のタッチパネル基板によりタッチパネルを構成する場合と比較して、一枚のタッチパネル基板からタッチパネルを構成しているため、タッチパネルの薄型化することができ、これにより電気光学装置の薄型化を図ることができる。
またこの構成によっても、上記電気光学装置と同様の作用効果を奏することができる。

また本発明の電気光学装置は、前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、前記タッチパネルのタッチパネル基板の対向する第１電気光学パネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることも好ましい。
この構成によれば、タッチパネル基板の外面に第２偏光板が配置されるため、例えば押圧の衝撃等によってタッチパネル基板が破損した場合であっても、破損したタッチパネル基板の破片が外部に飛散することを防止できる。

また本発明の電気光学装置は、前記樹脂膜のヤング率が、前記タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことも好ましい。
この構成によれば、樹脂膜のヤング率がタッチパネル基板及び第１偏光板のヤング率よりも低いため、タッチパネル基板と樹脂膜との接触面積が大きくなり、表面波を十分に減衰させることができる。

本発明は、電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、前記電気光学パネルは、互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、前記タッチパネルは、前記電気光学パネルの前記第１電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側に配置されるタッチパネル基板と、前記タッチパネル基板とスペーサを介して一定の間隔を空けて配置される樹脂膜と、前記タッチパネル基板の前記樹脂膜と対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記樹脂膜の押圧される位置を検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする。

本発明の電気光学装置は、樹脂膜のタッチパネル基板側の反対の面がユーザが押圧する入力面となる。この構成によれば、樹脂層はヤング率が低いため、樹脂膜の部分とタッチパネル基板との接触部分の面積を大きくすることができる。従って、第２タッチパネル基板の対向面を伝播する表面波は、樹脂膜と第２タッチパネル基板と樹脂膜との接触部分が障害となり、この接触部分において十分に変化（減衰）する。これにより、位置検出手段は表面波が変化した位置に基づいて、押圧された位置を高精度に検出することができる。

また本発明の電気光学装置は、前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、前記タッチパネルの前記樹脂膜の対向する前記タッチパネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることも好ましい。
この構成によれば、樹脂膜の外面に第２偏光板が配置されるため、例えば押圧の衝撃等によってタッチパネル基板が破損した場合であっても、破損したタッチパネル基板の破片が外部に飛散することを防止できる。

また本発明の電気光学装置は、前記樹脂膜のヤング率が前記タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことも好ましい。
この構成によれば、樹脂膜のヤング率がタッチパネル基板及び第１偏光板のヤング率よりも低いため、タッチパネル基板と樹脂膜との接触面積が大きくなり、表面波を十分に減衰させることができる。

また本発明の電気光学装置は前記樹脂膜のヤング率（弾性率）が４ＧＰａ以下であることも好ましい。
位置検出手段は、表面波の変化した位置をタッチパネルの押圧された位置として検出する。ここで、表面波の変化とは、基板面を伝播される表面波の減衰率であり、位置検出手段は基板面の所定方向に伝播される表面波を検出し、この検出した表面波の減衰率に基づいてタッチパネルの押圧された位置を算出する。しかし、一般的に弾性表面波は数ＭＨｚから数１０ＭＨｚで、検出電圧も非常に小さいため、例えば製品の別の部分で発生した電磁ノイズなどの影響により、押圧されない位置の表面波の信号が変化する場合がある。これは、ノイズとなりタッチパネルに誤動作を発生させる。ここで、一般的にノイズによる表面波の減衰率の閾値は５％程度であり、この減衰率をヤング率に換算すると４ＧＰａ超となる。
本発明の構成によれば、樹脂膜のヤング率が４ＧＰａ以下であるため、押圧による表面波の減衰率は５％超となる。従って、押圧による表面波の減衰率の閾値が、ノイズによる表面波の減衰率よりも大きくなり、押圧による表面波の減衰率とノイズによる表面波の減衰率とを確実に区別することができる。これにより、タッチパネルの誤動作を防止することができる。

また本発明の電気光学装置は前記樹脂膜がポリエチレンであることも好ましい。
一般的にポリエチレンの弾性率は０．６ＧＰａであり、これを減衰率に換算すると２０％超となる。これにより、ノイズによる表面波の減衰率よりもポリエチレンの表面波減衰率が大きくなり、押圧による表面波の減衰とノイズによる表面波の減衰とを確実に区別することができる。

本発明の電子機器は、上記電気光学装置を備えることを特徴とする。
本発明の電子機器によれば、誤動作が防止され、かつタッチパネルの飛散が防止された電気光学装置を備えるため、高性能、高信頼性の電子機器を提供することができる。

［第１の実施の形態］
（液晶表示装置）
まず、本発明の第１実施形態に係るタッチパネル付きの液晶表示装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るタッチパネル付きの液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１において、液晶表示装置１００（電気光学装置）は大きく分けて、液晶表示パネル３０（電気光学パネル）とタッチパネル５０からなる。

まず、液晶表示パネルの構成について説明する。なお、素子基板１及びカラーフィルタ基板２の液晶層４側の面を内面とよび、液晶層４と反対側の面を外面とよぶ。
液晶表示パネル３０は、カラーフィルタ基板２（第１電気光学パネル基板）と、そのカラーフィルタ基板２に対向して配置される素子基板１（第２電気光学パネル基板）とが枠状のシール部材３を介して貼り合わされている。そして、カラーフィルタ基板２と素子基板１との間には液晶が封入されて液晶層４（電気光学物質）が形成されている。この枠状のシール部材３には複数の金粒子などの導通部材７が混入されている。

カラーフィルタ基板２は、ガラスなどにより形成され、カラーフィルタ基板２の内面上には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかからなる着色層６が形成されている。着色層６によりカラーフィルタが構成される。隣り合う着色層６の間には、光の混入を防止するため、黒色遮光層ＢＭが形成されている。

着色層６及び黒色遮光層ＢＭの上には、透明樹脂等からなる保護層１８が形成されている。この保護層１８は、各色間のカラーフィルタの段差を平滑化する機能を有すると共に、液晶表示装置１００の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層６を保護する機能を有する。保護層１８の表面上には、ストライプ状のＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明電極３２が形成されている。この透明電極３２の一端はシール部材３内に延在しており、そのシール部材３内の導通部材７と電気的に接続されている。

一方、素子基板１は、ガラスなどにより形成され、素子基板１の内面上には、走査線３１が一定の間隔を置いて形成されている。また、素子基板１の内面上には、サブ画素毎に、スイッチング素子たるＴＦＤ素子２１、画素電極１０が形成されている。そして、走査線３１は、対応するＴＦＤ素子２１を介して画素電極１０に電気的に接続されている。また、液晶表示パネル３０は、画素電極１０と透明電極３２との間に電圧をかけ、液晶層４の液晶を配向制御することにより、光の透過性を変化させて階調表示を行う。ここで、スイッチング素子としては、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子に限らず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いるとすることもできる。

素子基板１の外面側（液晶層４と反対側の面）には、バックライトとして機能する照明装置２０が配置されている。照明装置２０は、光源、具体的には点状光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、ＬＥＤから出射された点状の光を面状に変換して出射する導光体とを有する。各ＬＥＤから出た光は、導光体の内部へ導入され、その導光体の光出射面から面状の光として液晶表示パネル３０方向に出射される。

次に、タッチパネル５０の構成について説明する。
タッチパネル５０は、超音波表面弾性波方式のタッチパネルであり、第１タッチパネル基板１１と、第２タッチパネル基板１４と、樹脂膜２６と、送信子５４（５１）及び受信子５３（５２）（位置検出手段）とを有している。

第２タッチパネル基板１４は、液晶表示パネル３０のカラーフィルタ基板２の外面側（カラーフィルタ基板２の液晶層４側と反対の面側）に配置されている。そして、第１タッチパネル基板１１は、スペーサ１２を介して第２タッチパネル基板１４に対向して配置されている。第１タッチパネル基板１１及び第２タッチパネル基板１４は、例えばガラスなどの透明な材質で形成されている。さらに、第１タッチパネル基板１１の外面１１ｂ（第１タッチパネル基板１１のカラーフィルタ基板２に対向する面とは反対側の面）には、ユーザが実際に指などで入力を行う座標入力面１９を有する。つまり、第１タッチパネル基板１１の外面側がユーザが画像を視認し、情報を入力する側となる。

第１タッチパネル基板１１の外面１１ｂには、座標入力面１９に対応する部分が選択的にエッチングされた凹部１１ｃが形成される。この第１タッチパネル基板１１のエッチングされた凹部１１ｃは第１タッチパネル基板１１のエッチングされない周縁部１１ｄよりも薄板化される。これにより、第１タッチパネル基板１１は、ユーザによって押圧された場合に第２タッチパネル基板１４に触れる程度の可撓性を有する薄さとなる。

第１タッチパネル基板１１の内面１１ａ（第１タッチパネル基板１１の第２タッチパネル基板１４に対向する面）には樹脂膜２６が形成されている。樹脂膜２６の材料としては例えばポリエチレンが用いられ、この樹脂膜２６のヤング率（弾性率）は０．６ＧＰａである。樹脂膜２６の膜厚としては例えば（樹脂膜の膜厚を記載してください）ｍｍ程度が好ましい。なお、樹脂膜２６の材料としてはポリエチレンに限定されることはなく、樹脂膜２６の弾性率が４ＧＰａ以下となるような材料であれば採用することができる。

スペーサ１２は、第２タッチパネル基板１４上の周縁部（非表示領域）に沿って配置され、第２タッチパネル基板１４と樹脂膜２６とがスペーサ１２によって固着されている。スペーサ１２は一定の厚みを有しており、第１タッチパネル基板１１と第２タッチパネル基板１４カラーフィルタ基板２とが間隔を空けて一定に保持されている。これにより、非押圧時の誤動作やニュートンリングの発生を防止することができる。なお、第１タッチパネル基板１１の周縁部を露出させるように樹脂膜２６を形成し、この露出させた第１タッチパネル基板１１上にスペーサ１２に配置しても良い。

第２タッチパネル基板１４の内面１４ａ（第２タッチパネル基板１４の第１タッチパネル基板１１に対向する面）には、表面弾性波を発信する送信子５４（５１）と、発信された表面弾性波を受信する受信子５３（５２）が設置されている。表面弾性波は、第２タッチパネル基板１４の面１４ａ上に発生する。

また、第２タッチパネル基板１４の内面１４ａには、スペーサ部材としての複数の突起１３が等間隔に形成されている。第１タッチパネル基板１１は、可撓性を有するため、ユーザの指等によって押圧される時以外においても撓んで曲がる可能性がある。樹脂膜２６上に突起１３を形成することで、押圧される時以外において第１タッチパネル基板１１が撓んだ場合でも、第１タッチパネル基板１１と樹脂膜２６とが接触することを防止できるので、タッチパネル５０が誤動作を起こすことを防止できる。なお突起１３は、第１タッチパネル基板１１の内面１１ａの樹脂膜２６上に形成しても良いし、いずれの面にも形成しなくても良い。

液晶表示パネル３０は上偏光板１５（第１偏光板）は、タッチパネル５０の第１タッチパネル基板１１の外面１１ｂのエッチングされた凹部１１ｃに配置されている。タッチパネル５０の第１タッチパネル基板１１にはガラス等の透明な材料が用いられ、高い光透過性を有する。そして、液晶表示パネル３０を透過する照明装置２０からの光は等方的にタッチパネル５０の第１タッチパネル基板１１を透過する。そのため、このような位置に上偏光板１５を配置しても、液晶表示パネル３０の偏光板としての機能を損なうことがない。これにより、上偏光板１５は第１タッチパネル基板１１の凹部１１ｃに配置されるため、第１タッチパネル基板１１の強度を高め、割れにくくすると共に、第１タッチパネル基板１１が割れた場合でもその飛散を防止することができる。また、上偏光板１５が第１タッチパネル基板１１の凹部１１ｃ内に収容されるため、液晶表示装置１００の薄型化を図ることができる。
一方、下偏光板１６（第２偏光板）は液晶表示パネル３０の素子基板１の外面側に配置されている。

タッチパネル５０は、液晶表示パネル３０のカラーフィルタ基板２の外面の周縁部（非表示領域）に枠状に設けられたシール材８により液晶表示パネル３０に貼着されている。
このようにして、本実施形態においてはタッチパネル５０と液晶表示パネル３０とが一体化され、タッチパネル機能を有する液晶表示装置１００が構成される。

次に、タッチパネル５０の第２タッチパネル基板１４の内面１４ａの構成について説明する。
図２は、タッチパネル５０における第２タッチパネル基板１４の内面１４ａの概略構成を示す平面図である。

タッチパネル５０は、第２タッチパネル基板１４の内面１４ａ上の中心部に、最表面上の座標入力面１９に対応する入力対応面５９を有している。内面１４ａ上の角部には、Ｘ軸方向に破線矢印で示す表面弾性波Ｗｖｘを発生させるＸ送信子５１（位置検出手段）と、Ｙ軸方向に破線矢印で示す表面弾性波Ｗｖｙを発生させるＹ送信子５４（位置検出手段）が、設置される。これらの送信子は、図示しない圧電振動子より発生したバルク波を、Ｘ軸方向やＹ軸方向といった特定の方向の表面波に変換することにより、表面弾性波Ｗｖｘ、Ｗｖｙを発生させる。また、面１４ａ上の別の角部には、Ｘ送信子５１によって発生した表面弾性波Ｗｖｘを検知するＸ受信子５２（位置検出手段）と、Ｙ送信子５４（位置検出手段）によって発生した表面弾性波Ｗｖｙを検知するＹ受信子５３が、設置される。よって、Ｘ送信子５１及びＹ送信子５４は、本発明における表面弾性波送信手段として機能し、Ｘ受信子５２及びＹ受信子５３は、本発明における表面弾性波受信手段として機能する。

Ｘ送信子５１、Ｙ送信子５４、Ｘ受信子５２、Ｙ受信子５３は、制御部６０（位置検出手段）に電気的に接続される。制御部６０は、Ｘ送信子５１及びＹ送信子５４に駆動信号を送信することにより、Ｘ送信子５１及びＹ送信子５４より表面弾性波Ｗｖｘ、Ｗｖｙを発生させ、Ｘ受信子５２及びＹ受信子５３より受信した表面弾性波Ｗｖｘ、Ｗｖｙの受信信号の波形を基に、ユーザが押圧した位置を算出する。

Ｘ送信子５１によって発生された表面弾性波Ｗｖｘは、Ｘ軸方向に伝播し、反射配列５５に入射する。反射配列５５は、反射エレメント５５ａの配列である。反射エレメントは、表面弾性波の伝播する方向を、その表面弾性波を反射することにより変える役割を有する。反射配列５５における各反射エレメント５５ａは、Ｘ軸に対しおよそ４５度の角度で配列されており、表面弾性波Ｗｖｘの方向を−Ｙ軸方向へ向ける。−Ｙ軸方向へ向けられた表面弾性波Ｗｖｘは、そのまま入力対応面５９を通過し、反射配列５７へ入射する。反射配列５７における各反射エレメント５７ａは、Ｘ軸に対しおよそ−４５度の角度で配列されており、表面弾性波Ｗｖｘを−Ｘ軸方向へ向ける役割を有する。反射エレメント５７ａによって−Ｘ軸方向へ向けられた表面弾性波Ｗｖｘは、Ｘ受信子５２によって検知される。

Ｙ送信子５４によって発生された表面弾性波Ｗｖｙは、Ｙ軸方向に伝播し、反射配列５６へ入射する。反射配列５６における各反射エレメント５６ａは、Ｙ軸に対しおよそ４５度の角度で配列されており、表面弾性波Ｗｖｙの方向を−Ｘ軸方向へ向ける。−Ｘ軸方向へ向けられた表面弾性波Ｗｖｙは、そのまま入力対応面５９を通過し、反射配列５８へ入射する。反射配列５８における各反射エレメント５８ａは、Ｙ軸に対しおよそ−４５度の角度で配列されており、表面弾性波Ｗｖｙの方向を−Ｙ軸方向へ向ける。−Ｙ軸方向へ向けられた表面弾性波Ｗｖｙは、Ｙ受信子５３によって検知される。

次に、本実施形態のタッチパネル５０の樹脂膜２６について詳細に説明する。
図３は、樹脂膜２６のヤング率と受信強度減衰率との関係を示すグラフである。なお
、図３のグラフの横軸はヤング率を示し、縦軸は受信強度減衰率を示す。また、図３に
おいては樹脂膜２６に用いられる以外の材料のヤング率等についても示し、押圧時の条
件は同じとする。

本実施形態の樹脂膜２６にはポリエチレンが用いられ、このポリエチレンのヤング率は図３に示すように０．６ＧＰａとなっている。そして受信強度減衰率は２０％超である。
ここで、タッチパネル５０内にヤング率の低い樹脂膜２６を設ける理由について説明する。
図２に示すように、Ｘ送信子５１、Ｙ送信子５４から発信される表面弾性波は、薄型ガラスの伝播面を伝播され、Ｘ受信子５２、Ｙ受信子５３に検知される。このとき、薄型ガラスの伝播面上に付着するゴミ、スペーサ等による影響、又は液晶パネルなど回路ブロックの電磁波の影響により、表面弾性波が押圧されていない位置で減衰する場合がある。これにより、Ｘ受信子５２、Ｙ受信子５３は、ユーザの押圧された位置の他に、上記影響による押圧されていない位置での表面弾性波の減衰を検出する。この影響による表面弾性波の減衰はノイズとなる。ノイズによる表面弾性波の受信強度減衰率は、図３に示すように、一般的に５％未満であり、ヤング率に換算すると４ＧＰａ近傍を示す。
制御部６０にはＸ受信子５２及びＹ受信子５３が検出したノイズによる信号と、ユーザの押圧による信号とが重畳して供給される。そのため、制御部６０が、Ｘ受信子５２及びＹ受信子５３が検出したノイズによる表面弾性波の減衰とユーザの押圧による表面弾性波の減衰とを識別するためには、ユーザの押圧による表面弾性波の減衰率をノイズによる表面弾性波の減衰率よりも十分に大きくする必要がある。
そこで、本実施形態では、押圧による表面弾性波の受信強度減衰率が５％以上となるポリエチレンからなる樹脂膜２６をタッチパネル５０内に設けている。

また、本実施形態の樹脂膜２６の材料には、第１タッチパネル基板１１及び上偏光板１５のヤング率よりも低いものが用いられている。ここで、第１タッチパネル基板１１はガラスからなり、図３に示すように、この第１タッチパネル基板１１のヤング率は７０から７７ＧＰａであり、受信強度減衰率は０．１％である。また上偏光板１５は例えばポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）からなり、図３に示すように、この上偏光板１５のヤング率は２ＧＰａであり、受信強度減衰率は１５％である。このように、ユーザが指により押圧する部分が第１タッチパネル基板１１又は偏光板１５の場合には、弾性率が高いため、押圧する第１タッチパネル基板１１等が撓まず、表面弾性波を十分に減衰させることができない場合がある。
そこで、本実施形態では、ヤング率が０．６ＧＰａであり、減衰率が２０％超である樹脂膜２６をタッチパネル内に設けるている。

このように、本実施形態の樹脂膜２６は、ノイズによる表面弾性波の受信強度減衰率よりも高く、かつ、第１タッチパネル基板１１及び上偏光板１５よりもヤング率が低くなっている。これにより、ユーザの押圧による表面弾性波の減衰とノイズによる表面弾性波の減衰と識別することが可能となる。なお、樹脂膜２６の材料としては、上記条件を満たすものであって、透明性を有するものであれば適宜選択することが可能である。

図４は、ユーザがタッチパネル５０を指で押圧する様子を示す模式図である。
ユーザが、例えば、指などで、上偏光板１５が設置されている座標入力面１９上を押圧すると、その押圧された位置における第１タッチパネル基板１１及び樹脂膜２６は、上偏光板１５と共に撓む。これにより、樹脂膜２６の撓んだ部分と第２タッチパネル基板１４とが接触する。第２タッチパネル基板１４の内面１４ａを伝播する表面弾性波Ｗｖｘ、Ｗｖｙは、樹脂膜２６の撓んだ部分と第２タッチパネル基板１４との接触部分によって吸収され、その振幅は減衰する。制御部６０は、この表面弾性波Ｗｖｘ、Ｗｖｙの減衰した位置を算出することで、ユーザにより押圧された位置を算出する。

図５は、検知された表面弾性波の包絡線波形の一例を示すグラフである。
図５において、横軸は時間を示し、縦軸は表面弾性波の波の強さの模式図を示す。以下においては、Ｘ送信子５１より、発信信号として、表面弾性波Ｗｖｘが第２タッチパネル基板１４の表面上に発信された場合について説明する。Ｘ送信子５１より発生した表面弾性波Ｗｖｘは、反射配列５５、５７を経由して、Ｘ受信子５２に検知される。このとき、反射配列５５、５７における各反射エレメントは、異なる長さの複数の経路のセットを定め、反射配列５５、５７における連続する各反射エレメントが反射する表面弾性波Ｗｖｘは、次第に長くなる経路を通って、Ｘ受信子５２に到達する。そのため、図５に示すように、Ｘ受信子５２によって検知された受信信号の波形は、発信信号と比較して、時間に対して間延びした台形状の波形となる。

ユーザが座標入力面１９のある特定の場所を押圧した場合、その部分を通過する表面弾性波Ｗｖｘの振幅は減衰するので、表面弾性波Ｗｖｘの包絡線波形には、図５に示すような押圧による信号の欠落が発生する。受信信号を検知してから、この押圧による信号の欠落が発生するまでの時間Ｔｇを計測することにより、表面弾性波Ｗｖｘの減衰した位置である減衰位置を算出することができ、押圧された場所のＸ座標を特定することができる。押圧された場所のＹ座標を特定する場合においても、表面弾性波Ｗｖｙの包絡線波形には、図５に示すような押圧による信号の欠落が発生するので、この場合においても、受信信号を検知してから、この押圧による信号の欠落が発生するまでの時間を計測することにより、表面弾性波Ｗｖｙの減衰した位置である減衰位置を算出することができ、押圧された場所のＹ座標を特定することができる。また、制御部６０は、ノイズの受信強度減衰率の閾値よりも高い減衰率の値を、ユーザの押圧による減衰と認識するプログラムを有している。このように、制御部６０は、Ｘ受信子５２により検知された表面弾性波Ｗｖｘと、Ｙ受信子５３により検知された表面弾性波Ｗｖｙを基に、ユーザにより押圧された位置のＸ座標及びＹ座標を算出することができる。

本実施形態によれば、タッチパネル５０の第１タッチパネル基板１１の入力面の押圧により、第１タッチパネル基板１１と共に内面１１ａに形成される樹脂膜２６が第２タッチパネル基板１４方向に撓む。そして、樹脂膜２６の撓んだ部分が第２タッチパネル基板１４に接触する。このとき、基板方向の押圧による応力が弾性率が低い樹脂膜２６によって吸収されるため、樹脂膜２６の第２タッチパネル基板１４との接触部分が撓み、樹脂膜２６と第２タッチパネル基板１４との接触部分の面積は大きくなる。従って、第２タッチパネル基板１４の内面１４ａを伝播する表面波は、樹脂膜２６と第２タッチパネル基板１４との接触部分が障害となり、この接触部分において十分に変化（減衰）する。これにより、位置検出手段は表面波が変化した位置に基づいて、押圧された位置を高精度に検出することができる。
また、本実施形態の表面弾性波は、第２タッチパネル基板１４の内面１４ａ（第１タッチパネル基板１１と第２タッチパネル基板１４との間）に発生し、この内面１４ａを伝播する。従って、表面波が伝播する第２タッチパネル基板１４の内面１４ａは外部に露出しないので、その内面１４ａに異物や汚れ等が付着することを防止できる。その結果、第２タッチパネル基板１４の表面波が形成される面に異物や汚れ等が付着することによって表面波が変化することがなくなるので、液晶表示装置１００の誤動作を防止できる。

[第２実施形態]
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記第１実施形態では、一対の第１タッチパネル基板と第２タッチパネル基板とによりタッチパネルを構成した。これに対し、本実施形態では、一枚の薄板基板によりタッチパネルを構成する点において異なる。なお、その他の液晶表示装置の基本構成は、上記第１実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の概略構成を示す断面図である。
図６に示すように、液晶表示パネル３０のカラーフィルタ基板の外面２ａ側（カラーフィルタ基板２の液晶層４側と反対の面側）には、スペーサ１２を介して一定の間隔を空けて薄板基板１１（タッチパネル基板）が配置されている。

薄板基板１１の内面１１ａ（薄板基板１１のカラーフィルタ基板２に対向する面）の全面には樹脂膜２６が形成されている。樹脂膜２６の材料としては、ノイズによる表面弾性波の受信強度減衰率よりも高く、かつ、薄板基板１１及び上偏光板１５よりもヤング率が低いもの（例えばポリエチレン）が用いられる。
カラーフィルタ基板２の外面２ａには、表面弾性波を発信する送信子５４（５１）と、発信された表面弾性波を受信する受信子５３（５２）が設置されている。よって、表面弾性波は、カラーフィルタ基板２の外面２ａ上に発生する。

本実施形態によれば、タッチパネル５０の薄板基板１１の内面に樹脂膜２６が設けられているため、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

[第３実施形態]
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記第１実施形態では、ユーザが指により押圧する入力部をガラスからなるタッチパネル基板により構成した。これに対し、本実施形態では、ユーザが指により押圧する入力部を樹脂膜と偏光板とにより構成する点において異なる。なお、その他の液晶表示装置の基本構成は、上記第１実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の概略構成を示す断面図である。
図７に示すように、液晶表示パネル３０のカラーフィルタ基板２の外面２ａ側（カラーフィルタ基板２の液晶層４側と反対の面側）にはタッチパネル基板１４が配置されている。
タッチパネル基板１４の内面１４ａ（カラーフィルタ基板２と反対側の面）には、表面弾性波を発信する送信子５４（５１）と、発信された表面弾性波を受信する受信子５３（５２）が設置されている。よって、表面弾性波は、タッチパネル基板１４の外面１４ａ上に発生する。

さらに、カラーフィルタ基板２の外面２ａ側には、タッチパネル基板１４とスペーサ１２を介して一定の間隔を空けて樹脂膜２６が配置されている。樹脂膜２６は、タッチパネル基板１４と略同じ平面視矩形状の外形寸法に形成され、タッチパネル基板１４に対向して配置されている。樹脂膜２６の材料としては、ノイズによる表面弾性波の受信強度減衰率よりも高く、かつ、後述する上偏光板１５よりもヤング率が低いもの（例えばポリエチレン）が用いられる。
樹脂膜２６の外面２６ａ側（樹脂膜２６のタッチパネル基板１４に対向する面側）には、液晶表示パネル３０の上偏光板１５が配置されている。上偏光板１５は、樹脂膜２６に密着させて配置しても良いし、樹脂膜２６と一定の間隔を空けて配置しても良い。

本実施形態によっても、タッチパネル５０内に樹脂膜２６が設けられているため、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また本実施形態では、ユーザが押圧する入力部を樹脂膜２６と上偏光板１５とにより構成し、ガラス基板を用いていない。そのため、ユーザが押圧する入力部の弾性率がガラス基板を用いる場合と比較して低くなり、押圧により撓んだ樹脂膜２６とタッチパネル基板１４との接触部分の面積を大きくすることができる。従って、タッチパネル基板１４の内面１４ａ側を伝播する表面弾性波を、押圧した位置で確実に減衰させることができる。これにより、液晶表示装置１００の誤動作を防止できる。

［電子機器］
次に、本発明の電子機器の一例について説明する。
図８は、上述したタッチパネル機能を有する液晶表示装置１００を備える携帯電話（電子機器）を示した斜視図である。
図８に示すように、携帯電話６００は、ヒンジ１２２を中心として折り畳み可能な第１ボディ１０６ａと第２ボディ１０６ｂとを備えている。そして、第１ボディ１０６ａには、液晶装置６０１と、複数の操作ボタン１２７と、受話口１２４と、アンテナ１２６とが設けられている。また、第２ボディ１０６ｂには、送話口１２８が設けられている。
本実施形態に係る電子機器によれば、誤動作が防止され、かつタッチパネルのガラス（タッチパネル基板、第１タッチパネル基板）の飛散が防止された液晶表示装置１００を備えるため、高性能及び高信頼性の携帯電話６００を提供することができる。

なお、上述したタッチパネル機能を有する液晶表示装置１００は、上記携帯電話以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、第１実施形態に係るタッチパネル５０及び第２実施形態に係るタッチパネル５０は、上述した液晶表示装置に取り付けることができるだけでなく、有機ＥＬ表示装置などの他の表示装置にも取り付けることができるのは言うまでもない。

第１実施形態に係るタッチパネル付きの液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。タッチパネルの薄板基板の内面側の概略構成を示す平面図である。樹脂膜のヤング率と樹脂強度減衰率との関係を示すグラフである。ユーザがタッチパネルを指で押圧する様子を示す断面図である。検出された表面弾性波の包絡線波形の一例を示すグラフである。第２実施形態に係るタッチパネル付きの液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。第３実施形態に係るタッチパネル付きの液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。携帯電話の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１…素子基板（第２電気光学パネル基板）、２…カラーフィルタ基板（第１電気光学パネル基板）、４…液晶層（電気光学物質）、１１…第１タッチパネル基板，薄板基板（タッチパネル基板）、１１ａ…対向面、１２…スペーサ、１４…第２タッチパネル基板、１５…上偏光板（第１偏光板）、１６…下偏光板（第２偏光板）、２６…樹脂膜、３０…液晶表示パネル（電気光学パネル）、５０…タッチパネル、５１…Ｘ送信子（位置検出手段）、５２…Ｘ受信子（位置検出手段）、５３…Ｙ受信子（位置検出手段）、５４…Ｙ送信子（位置検出手段）、６０…制御部（位置検出手段）、１００…液晶表示装置（電気光学装置）

Claims

電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、
前記電気光学パネルは、
互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、
前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、
前記タッチパネルは、
前記電気光学パネルの前記第１電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側に配置される第２タッチパネル基板と、
前記第２タッチパネル基板とスペーサを介して一定の隙間を空けて配置される可撓性を有する第１タッチパネル基板と、
前記第２タッチパネル基板の前記第１タッチパネルと対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記第１タッチパネル基板の押圧される位置を検出する位置検出手段と、
前記第１タッチパネル基板の前記第２タッチパネル基板と対向する対向面に設けられる樹脂膜と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、
前記タッチパネルの第１タッチパネル基板の第２タッチパネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記樹脂膜のヤング率が、前記第１タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、
前記電気光学パネルは、
互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、
前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、
前記タッチパネルは、
前記電気光学パネルの第１電気光学パネル基板とスペーサを介して一定の間隔を空けて配置される可撓性を有するタッチパネル基板と、
前記第１電気光学パネル基板の前記タッチパネル基板と対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記タッチパネル基板の押圧される位置を検出する位置検出手段と、
前記タッチパネル基板の前記第１電気光学パネル基板と対向する対向面に設けられる樹脂膜と、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、
前記タッチパネルのタッチパネル基板の対向する第１電気光学パネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
前記樹脂膜のヤング率が、前記タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電気光学装置。
電気光学パネルとタッチパネルとを有する電気光学装置であって、
前記電気光学パネルは、
互いに対向配置される一対の第１電気光学パネル基板と第２電気光学パネル基板と、
前記第１電気光学パネル基板と前記第２電気光学パネル基板との間に挟持される電気光学物質とを備え、
前記タッチパネルは、
前記電気光学パネルの前記第１電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側に配置されるタッチパネル基板と、
前記タッチパネル基板とスペーサを介して一定の間隔を空けて配置される樹脂膜と、
前記タッチパネル基板の前記樹脂膜と対向する対向面に設けられ、前記対向面に発生させた表面波の変化に基づいて前記樹脂膜の押圧される位置を検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする電気光学装置。
前記電気光学パネルが液晶表示パネルであり、前記電気光学物質が液晶層であり、
前記タッチパネルの前記樹脂膜の対向する前記タッチパネル基板側と反対の面側には第１偏光板が配置されると共に、前記電気光学パネルの前記第２電気光学パネル基板の前記液晶層側と反対の面側には第２偏光板が配置されることを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置。
前記樹脂膜のヤング率が、前記タッチパネル基板及び前記第１偏光板のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電気光学装置。
前記樹脂膜のヤング率が４ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の電気光学装置。
前記樹脂膜がポリエチレンであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電気光学装置。
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。