JP2008186714A - 入力機能付表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複雑なシステムを要することなくノイズの影響を抑制できる入力機能付表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶層１３を駆動する画素電極２１及び共通電極４３が設けられた素子基板１１と、素子基板１１と液晶層１３を介して対向配置された対向基板１２と、対向基板１２の外面に積層された検出電極１５及び誘電体膜１７と、誘電体膜１７を介して検出電極１５との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段とを備え、対向基板１２が、液晶層側１３に形成されて電位が固定されると共に、ストライプ状に配置された複数の複屈折構造体５２ａを有するシールド電極５２を備える。
【選択図】図４
【解決手段】液晶層１３を駆動する画素電極２１及び共通電極４３が設けられた素子基板１１と、素子基板１１と液晶層１３を介して対向配置された対向基板１２と、対向基板１２の外面に積層された検出電極１５及び誘電体膜１７と、誘電体膜１７を介して検出電極１５との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段とを備え、対向基板１２が、液晶層側１３に形成されて電位が固定されると共に、ストライプ状に配置された複数の複屈折構造体５２ａを有するシールド電極５２を備える。
【選択図】図４
Description
本発明は、例えばタッチパネルのような入力機能が付加された入力機能付表示装置に関する。
近年、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータなどの小型情報電子機器の普及に伴い、表示画面上に指やペンなどの物体を接触させることにより入力操作を行う、いわゆるタッチパネル機能が付加された表示装置が広く利用されている。このようなタッチパネルにおいて、指などの接触位置を検出する方法として静電容量方式がある（例えば、特許文献１、２参照）。
静電容量方式は、人間が指で表示面に触れることで形成された静電容量を介して微弱な電流を流し、この電流量から接触位置の検出を行う方式である。ここで、静電容量方式では、平面状に形成された検出電極と検出電極上に積層された誘電体膜とを用いており、誘電体膜を指などで触れることで静電容量を形成している。
静電容量方式は、人間が指で表示面に触れることで形成された静電容量を介して微弱な電流を流し、この電流量から接触位置の検出を行う方式である。ここで、静電容量方式では、平面状に形成された検出電極と検出電極上に積層された誘電体膜とを用いており、誘電体膜を指などで触れることで静電容量を形成している。
このような静電容量方式を用いたタッチパネル機能付きの液晶表示装置では、液晶層を駆動するために一対の電極間に供給している駆動信号によって発生した電界が検出電極に到達することで、この電界成分がノイズとなって接触位置の検出精度が低くなるという問題がある。ここで、前者のタッチパネル機能付きの液晶表示装置では、駆動信号から生成された信号により発生したノイズを除去することが図られている。
特開２００６−１４６８９５号公報
特開２００３−１９６０２３号公報
しかしながら、上記従来のタッチパネル機能付きの液晶表示装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、従来のタッチパネル機能付きの液晶表示装置では、ノイズを除去する信号を生成するために複雑なシステムが必要であるという問題がある。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、複雑なシステムを要することなくノイズの影響を抑制できる入力機能付表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる入力機能付表示装置は、液晶層を駆動する一対の電極が設けられた第１基板と、該第１基板と前記液晶層を介して対向配置された第２基板と、前記第２基板の外面に積層して設けられた検出電極及び誘電体膜と、該誘電体膜を介して前記検出電極との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段とを備え、前記第２基板が、前記液晶層側に設けられて電位が固定されると共に、ストライプ状に配置された複数の複屈折構造体を有するシールド導体を備えることを特徴とする。
この発明では、第２基板の液晶層側にシールド導体を設けることで、第２基板を大きく厚くせずに複雑なシステムを要することなく液晶層の駆動信号によるノイズの影響を抑制し、表示面への接触位置の検出精度が向上する。また、液晶層と近接して設けられているシールド導体が偏光板として機能することで、液晶層を透過してからシールド導体に入射するまでの光の偏光状態の変化が小さくなるので、コントラストが向上する。
すなわち、一対の電極に液晶層の駆動信号を供給することによって第２基板に向けて発生する電界が、シールド導体により遮断される。このため、一対の電極と検出電極との間でカップリングが発生することを防止できる。ここで、第１基板に液晶層を駆動する一対の電極が設けられており、一対の電極とシールド導体との距離が十分に確保されている。そのため、液晶層の駆動信号によって発生してシールド導体に向かう電界の強度は、いわゆる縦電界方式の電極構造を採用する場合と比較して小さくなる。これにより、シールド導体による電界の遮断がより効果的に行われる。したがって、複雑なシステムを別途設けずに第２基板を大幅に厚くすることなく、一対の電極と検出電極とのカップリングを防止して駆動信号によるノイズの影響が抑制される。また、シールド導体を第２基板に一体的に形成して第２基板を大きく厚くしないことで、十分な透過率を確保できる。
また、シールド導体と検出電極との間が十分に離間しているため、シールド導体と検出電極との間に容量成分が形成されることを防止できる。
そして、シールド導体に入射した光は、複屈折構造体の延在方向とほぼ直交する偏光方向を有する偏光成分がシールド導体を透過すると共に延在方向とほぼ平行な偏光方向を有する偏光成分がシールド導体により遮断される。このため、シールド導体は、偏光板として機能する。ここで、第２基板の外面側に偏光板を配置する場合と比較して偏光板として機能するシールド導体が液晶層と近接して配置されているため、液晶層を透過してからシールド導体または偏光板に入射するまでに散乱や複屈折に起因した光の偏光状態の変化量が小さくなる。これにより、シールド導体による偏光光の透過または遮断を精度よく行え、コントラストの向上が図れる。また、偏光板として機能するシールド導体を第２基板に形成することにより、光軸合わせを精度よく行える。
すなわち、一対の電極に液晶層の駆動信号を供給することによって第２基板に向けて発生する電界が、シールド導体により遮断される。このため、一対の電極と検出電極との間でカップリングが発生することを防止できる。ここで、第１基板に液晶層を駆動する一対の電極が設けられており、一対の電極とシールド導体との距離が十分に確保されている。そのため、液晶層の駆動信号によって発生してシールド導体に向かう電界の強度は、いわゆる縦電界方式の電極構造を採用する場合と比較して小さくなる。これにより、シールド導体による電界の遮断がより効果的に行われる。したがって、複雑なシステムを別途設けずに第２基板を大幅に厚くすることなく、一対の電極と検出電極とのカップリングを防止して駆動信号によるノイズの影響が抑制される。また、シールド導体を第２基板に一体的に形成して第２基板を大きく厚くしないことで、十分な透過率を確保できる。
また、シールド導体と検出電極との間が十分に離間しているため、シールド導体と検出電極との間に容量成分が形成されることを防止できる。
そして、シールド導体に入射した光は、複屈折構造体の延在方向とほぼ直交する偏光方向を有する偏光成分がシールド導体を透過すると共に延在方向とほぼ平行な偏光方向を有する偏光成分がシールド導体により遮断される。このため、シールド導体は、偏光板として機能する。ここで、第２基板の外面側に偏光板を配置する場合と比較して偏光板として機能するシールド導体が液晶層と近接して配置されているため、液晶層を透過してからシールド導体または偏光板に入射するまでに散乱や複屈折に起因した光の偏光状態の変化量が小さくなる。これにより、シールド導体による偏光光の透過または遮断を精度よく行え、コントラストの向上が図れる。また、偏光板として機能するシールド導体を第２基板に形成することにより、光軸合わせを精度よく行える。
また、本発明にかかる入力機能付表示装置は、前記シールド導体が、遮光膜を構成する被覆部を備えることが好ましい。
この発明では、シールド導体が遮光膜を兼ねることにより、部品点数を削減して製造工程の簡略化が図れる。
この発明では、シールド導体が遮光膜を兼ねることにより、部品点数を削減して製造工程の簡略化が図れる。
また、本発明にかかる入力機能付表示装置は、前記シールド導体が、光反射性材料で構成されていることが好ましい。
この発明では、シールド導体に入射した光のうちシールド導体によって遮断される光を反射することで、第２基板の光の吸収による加熱を抑制できる。
この発明では、シールド導体に入射した光のうちシールド導体によって遮断される光を反射することで、第２基板の光の吸収による加熱を抑制できる。
また、本発明にかかる入力機能付表示装置は、前記シールド導体が、光吸収性材料で構成されていることが好ましい。
この発明では、シールド導体に入射した光のうち遮断される光を吸収することで、反射によるコントラストの低下を抑制できる。
この発明では、シールド導体に入射した光のうち遮断される光を吸収することで、反射によるコントラストの低下を抑制できる。
［第１の実施形態］
以下、本発明における入力機能付表示装置の第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。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に縮尺を適宜変更している。ここで、図１は入力機能付液晶表示装置の概略断面図、図２は図１の等価回路図、図３はサブ画素領域を示す平面構成図、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
以下、本発明における入力機能付表示装置の第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。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に縮尺を適宜変更している。ここで、図１は入力機能付液晶表示装置の概略断面図、図２は図１の等価回路図、図３はサブ画素領域を示す平面構成図、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
〔入力機能付表示装置〕
本実施形態における入力機能付液晶表示装置（入力機能付表示装置）１は、透過型のカラー液晶表示装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素領域で１個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称する。
本実施形態における入力機能付液晶表示装置（入力機能付表示装置）１は、透過型のカラー液晶表示装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素領域で１個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称する。
最初に、本実施形態における入力機能付液晶表示装置１の概略構成について説明する。
本実施形態における入力機能付液晶表示装置１は、図１に示すように、アクティブマトリックス基板である素子基板（第１基板）１１と、素子基板１１と対向配置された対向基板（第２基板）１２と、素子基板１１及び対向基板１２に挟持された液晶層１３とを備えており、素子基板１１の外面側（液晶層１３から離間する側）から照明光を照射する構成となっている。
また、入力機能付液晶表示装置１は、素子基板１１と対向基板１２とが対向する対向領域の外周部に設けられた平面視でほぼ矩形の枠状のシール材１４を有しており、このシール材によって素子基板１１と対向基板１２とが貼り合わされている。そして、入力機能付液晶表示装置１のうちシール材１４の内側に、画像表示領域が形成される。
さらに、入力機能付液晶表示装置１は、対向基板１２の外面側に設けられた検出電極１５と、素子基板１１の外面側に設けられた偏光板１６及び検出電極１５の外面側に設けられた誘電体膜１７と、誘電体膜１７を介して検出電極１５との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段１８とを備えている。
本実施形態における入力機能付液晶表示装置１は、図１に示すように、アクティブマトリックス基板である素子基板（第１基板）１１と、素子基板１１と対向配置された対向基板（第２基板）１２と、素子基板１１及び対向基板１２に挟持された液晶層１３とを備えており、素子基板１１の外面側（液晶層１３から離間する側）から照明光を照射する構成となっている。
また、入力機能付液晶表示装置１は、素子基板１１と対向基板１２とが対向する対向領域の外周部に設けられた平面視でほぼ矩形の枠状のシール材１４を有しており、このシール材によって素子基板１１と対向基板１２とが貼り合わされている。そして、入力機能付液晶表示装置１のうちシール材１４の内側に、画像表示領域が形成される。
さらに、入力機能付液晶表示装置１は、対向基板１２の外面側に設けられた検出電極１５と、素子基板１１の外面側に設けられた偏光板１６及び検出電極１５の外面側に設けられた誘電体膜１７と、誘電体膜１７を介して検出電極１５との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段１８とを備えている。
入力機能付液晶表示装置１の画像表示領域には、図２に示すように、複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。この複数のサブ画素領域のそれぞれには、画素電極（一方の電極）２１と、画素電極２１をスイッチング制御するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）素子２２とが形成されている。また、画像表示領域には、複数のデータ線２３及び走査線２４が格子状に配置されている。
ＴＦＴ素子２２は、ソースがデータ線２３に接続され、ゲートが走査線２４に接続され、ドレインが画素電極２１に接続されている。
ＴＦＴ素子２２は、ソースがデータ線２３に接続され、ゲートが走査線２４に接続され、ドレインが画素電極２１に接続されている。
データ線２３は、入力機能付液晶表示装置１に設けられた駆動回路（図示略）から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、データ線２３は、画像信号Ｓ１〜Ｓｎをこの順で線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線２３同士に対してグループごとに供給してもよい。
走査線２４は、入力機能付液晶表示装置１に設けられた駆動回路（図示略）から供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、走査線２４は、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
走査線２４は、入力機能付液晶表示装置１に設けられた駆動回路（図示略）から供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、走査線２４は、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
また、入力機能付液晶表示装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子２２が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線２３から供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極２１に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極２１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極２１と後述する共通電極（他方の電極）４３との間で一定期間保持される。
次に、入力機能付液晶表示装置１の詳細な構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３では、対向基板１２の図示を省略している。また、図３において、平面視でほぼ矩形状のサブ画素領域の長軸方向をＸ軸方向、短軸方向をＹ軸方向とする。
素子基板１１は、図４に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体３１と、基板本体３１の内側（液晶層１３側）から順次積層された下地保護膜３２、ゲート絶縁膜３３、第１層間絶縁膜３４、第２層間絶縁膜３５、第３層間絶縁膜３６及び配向膜３７とを備えている。
また、素子基板１１は、下地保護膜３２の内側の表面に配置された半導体層４１と、ゲート絶縁膜３３の内側の表面に配置された走査線２４と、第１層間絶縁膜３４の内側の表面に配置されたデータ線２３及び接続電極４２と、第２層間絶縁膜３５の内側の表面に配置された共通電極４３と、第３層間絶縁膜３６の内側の表面に配置された画素電極２１とを備えている。
素子基板１１は、図４に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体３１と、基板本体３１の内側（液晶層１３側）から順次積層された下地保護膜３２、ゲート絶縁膜３３、第１層間絶縁膜３４、第２層間絶縁膜３５、第３層間絶縁膜３６及び配向膜３７とを備えている。
また、素子基板１１は、下地保護膜３２の内側の表面に配置された半導体層４１と、ゲート絶縁膜３３の内側の表面に配置された走査線２４と、第１層間絶縁膜３４の内側の表面に配置されたデータ線２３及び接続電極４２と、第２層間絶縁膜３５の内側の表面に配置された共通電極４３と、第３層間絶縁膜３６の内側の表面に配置された画素電極２１とを備えている。
下地保護膜３２は、例えばＳｉＯ２（酸化シリコン）などの透光性のシリコン酸化物で構成されており、基板本体３１を被覆している。なお、下地保護膜３２は、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉＮ（窒化シリコン）やＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）、セラミックス薄膜などの絶縁材料で構成してもよい。
ゲート絶縁膜３３は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で構成されており、下地保護膜３２上に形成された半導体層４１を覆うように設けられている。
第１層間絶縁膜３４は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜３３及びゲート絶縁膜３３上に形成された走査線２４を覆うように設けられている。
第２層間絶縁膜３５は、例えばアクリルなどの透光性材料で構成されており、第１層間絶縁膜３４及び第１層間絶縁膜３４上に形成されたデータ線２３及び接続電極４２を覆うように設けられている。
第３層間絶縁膜３６は、例えばＳｉＮなどの透光性材料で構成されており、第２層間絶縁膜３５の内側の表面に形成された共通電極４３を覆うように設けられている。
配向膜３７は、例えばポリイミドなどの樹脂材料で構成されており、第３層間絶縁膜３６上に形成された画素電極２１を覆うように設けられている。また、配向膜３７の表面には、図３に示すサブ画素領域の短軸方向（Ｙ軸方向）を配向方向とする配向処理が施されている。
ゲート絶縁膜３３は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で構成されており、下地保護膜３２上に形成された半導体層４１を覆うように設けられている。
第１層間絶縁膜３４は、例えばＳｉＯ２などの透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜３３及びゲート絶縁膜３３上に形成された走査線２４を覆うように設けられている。
第２層間絶縁膜３５は、例えばアクリルなどの透光性材料で構成されており、第１層間絶縁膜３４及び第１層間絶縁膜３４上に形成されたデータ線２３及び接続電極４２を覆うように設けられている。
第３層間絶縁膜３６は、例えばＳｉＮなどの透光性材料で構成されており、第２層間絶縁膜３５の内側の表面に形成された共通電極４３を覆うように設けられている。
配向膜３７は、例えばポリイミドなどの樹脂材料で構成されており、第３層間絶縁膜３６上に形成された画素電極２１を覆うように設けられている。また、配向膜３７の表面には、図３に示すサブ画素領域の短軸方向（Ｙ軸方向）を配向方向とする配向処理が施されている。
半導体層４１は、図３及び図４に示すように平面視でほぼＬ字状であって、平面視でゲート絶縁膜３３を介して走査線２４と重なる領域の一部を含んで形成され、ポリシリコンなどの半導体で構成されている。そして、半導体層４１には、平面視でゲート絶縁膜３３を介して走査線２４と重なる領域にチャネル領域４１ａが設けられている。
また、半導体層４１は、不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域４１ｂ及びドレイン領域４１ｃを有している。そして、半導体層４１を主体としてＴＦＴ素子２２が構成される。なお、チャネル領域４１ａは、ポリシリコンに不純物イオンを打ち込まないことによって形成される。ここで、半導体層４１は、ソース領域及びドレイン領域に不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度（ＬＤＤ（Lightly Doped Drain））領域とを形成したＬＤＤ構造としてもよい。
また、半導体層４１は、不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域４１ｂ及びドレイン領域４１ｃを有している。そして、半導体層４１を主体としてＴＦＴ素子２２が構成される。なお、チャネル領域４１ａは、ポリシリコンに不純物イオンを打ち込まないことによって形成される。ここで、半導体層４１は、ソース領域及びドレイン領域に不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度（ＬＤＤ（Lightly Doped Drain））領域とを形成したＬＤＤ構造としてもよい。
走査線２４は、平面視でほぼ矩形状のサブ画素領域の短軸方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料で構成されている。また、走査線２４のうちゲート絶縁膜３３を介してチャネル領域４１ａと対向配置する部分は、ゲート電極として機能する。
データ線２３は、平面視でサブ画素領域の長軸方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｌなどの金属材料で構成されている。また、データ線２３は、ゲート絶縁膜３３及び第１層間絶縁膜３４を貫通するコンタクトホールＨ１を介して半導体層４１のソース領域４１ｂに接続されている。すなわち、データ線２３は、Ｘ軸方向に沿って配置されたＴＦＴ素子２２同士を接続している。
接続電極４２は、第２層間絶縁膜３５を貫通するコンタクトホールＨ２を介して半導体層４１のドレイン領域４１ｃに接続されている。
データ線２３は、平面視でサブ画素領域の長軸方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｌなどの金属材料で構成されている。また、データ線２３は、ゲート絶縁膜３３及び第１層間絶縁膜３４を貫通するコンタクトホールＨ１を介して半導体層４１のソース領域４１ｂに接続されている。すなわち、データ線２３は、Ｘ軸方向に沿って配置されたＴＦＴ素子２２同士を接続している。
接続電極４２は、第２層間絶縁膜３５を貫通するコンタクトホールＨ２を介して半導体層４１のドレイン領域４１ｃに接続されている。
共通電極４３は、第２層間絶縁膜３５を覆うように形成されており、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極４３のうち画素電極２１と接続電極４２との導通を図る後述するコンタクトホールＨ３の近傍には、画素電極２１との絶縁状態を確保するために、開口部４３ａが形成されている。
また、共通電極４３には、例えば液晶層１３の駆動に用いられる所定の一定の電圧あるいは０Ｖ、または所定の一定の電位とこれと異なる他の所定の一定の電位とが周期的（フレーム期間ごとまたはフィールド期間ごと）に切り替わる信号が印加される。
また、共通電極４３には、例えば液晶層１３の駆動に用いられる所定の一定の電圧あるいは０Ｖ、または所定の一定の電位とこれと異なる他の所定の一定の電位とが周期的（フレーム期間ごとまたはフィールド期間ごと）に切り替わる信号が印加される。
画素電極２１は、図３及び図４に示すように、平面視でほぼ梯子形状であって、共通電極４３と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で構成されている。そして、画素電極２１は、平面視で矩形の枠状の枠部２１ａと、ほぼサブ画素領域の短軸方向（Ｙ軸方向）に延在すると共にサブ画素領域の長軸方向（Ｘ軸方向）で間隔をあけて複数配置された帯状部２１ｂとを備えている。
枠部２１ａは、２対の帯状電極を平面視でほぼ矩形の枠状となるように接続した構成となっており、互いに対向する２対の辺がそれぞれ長軸方向（Ｘ軸方向）及び短軸方向（Ｙ軸方向）に沿って延在している。また、枠部２１ａは、第２層間絶縁膜３５及び第３層間絶縁膜３６を貫通するコンタクトホールＨ３を介して、接続電極４２に接続されている。これにより、画素電極２１がＴＦＴ素子２２のドレインと接続される。
帯状部２１ｂは、互いが平行となるように形成されており、その両端がそれぞれ枠部２１ａのうちＹ軸方向に沿って延在する部分と接続されている。また、帯状部２１ｂは、その延在方向がＹ軸方向と非平行となるように設けられている。すなわち、帯状部２１ｂは、その延在方向が平面視においてデータ線２３から近接する一端から離間する他端に向かうにしたがって走査線２４に近接するように形成されている。
以上より、入力機能付液晶表示装置１は、帯状部２１ｂと共通電極４３との間に電圧を印加し、これによって生じる基板平面方向の電界（横電界）によって液晶を駆動する構成となっている。これにより、画素電極２１及び共通電極４３は、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の電極構造を構成している。
帯状部２１ｂは、互いが平行となるように形成されており、その両端がそれぞれ枠部２１ａのうちＹ軸方向に沿って延在する部分と接続されている。また、帯状部２１ｂは、その延在方向がＹ軸方向と非平行となるように設けられている。すなわち、帯状部２１ｂは、その延在方向が平面視においてデータ線２３から近接する一端から離間する他端に向かうにしたがって走査線２４に近接するように形成されている。
以上より、入力機能付液晶表示装置１は、帯状部２１ｂと共通電極４３との間に電圧を印加し、これによって生じる基板平面方向の電界（横電界）によって液晶を駆動する構成となっている。これにより、画素電極２１及び共通電極４３は、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の電極構造を構成している。
一方、対向基板１２は、図４に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成された基板本体５１と、基板本体５１の内側（液晶層１３側）の表面に順次積層されたシールド電極（シールド導体）５２、遮光膜５３、カラーフィルタ層５４及び配向膜５５とを備えている。
シールド電極５２は、対向基板１２の内側の表面に形成されており、所定の間隔をあけてストライプ状に配置された複数の複屈折構造体５２ａを有している。すなわち、シールド電極５２は、ワイヤグリッド構造を有している。そして、シールド電極５２は、液晶層１３などを介して画素電極２１及び共通電極４３と重なっている。
複屈折構造体５２ａは、その延在方向がサブ画素領域の長軸方向（図２に示すＸ軸方向）とほぼ平行で、例えばＡｌなどの光反射性を有する導電材料で構成されている。また、複屈折構造体５２ａは、その幅が例えば１５０ｎｍ、ピッチが例えば１００〜１５０ｎｍとなっている。
そして、シールド電極５２は、複屈折構造体５２ａの延在方向に対してほぼ平行な方向に振動する偏光光を反射させ、延在方向に対してほぼ直交する方向に振動する偏光光を透過させる。ここで、シールド電極５２は、そのシート抵抗が例えば１ｋΩ／ｓｑ以下となっている。また、シールド電極５２は、例えば基板本体５１上にスパッタ法などを用いて複屈折構造体５２ａを構成する金属膜を形成し、これをパターニングすることによって形成される。また、シールド電極５２は、対向基板１２の端部において導電材料で構成された基板間導通部材（図示略）を介して素子基板１１に設けられた配線部（図示略）との導通が確保されている。そして、シールド電極５２は、この配線部を介してほぼ一定の電位を示している。
ここで、シールド電極５２の内側の表面には、１／４波長板を配置してもよい。１／４波長板を配置することで、誘電体膜１７の外面から入射した外光が素子基板１１で反射して再び射出することを防止できる。なお、１／４波長板に合わせて、シールド電極５２の透過軸を適宜変更する。
シールド電極５２は、対向基板１２の内側の表面に形成されており、所定の間隔をあけてストライプ状に配置された複数の複屈折構造体５２ａを有している。すなわち、シールド電極５２は、ワイヤグリッド構造を有している。そして、シールド電極５２は、液晶層１３などを介して画素電極２１及び共通電極４３と重なっている。
複屈折構造体５２ａは、その延在方向がサブ画素領域の長軸方向（図２に示すＸ軸方向）とほぼ平行で、例えばＡｌなどの光反射性を有する導電材料で構成されている。また、複屈折構造体５２ａは、その幅が例えば１５０ｎｍ、ピッチが例えば１００〜１５０ｎｍとなっている。
そして、シールド電極５２は、複屈折構造体５２ａの延在方向に対してほぼ平行な方向に振動する偏光光を反射させ、延在方向に対してほぼ直交する方向に振動する偏光光を透過させる。ここで、シールド電極５２は、そのシート抵抗が例えば１ｋΩ／ｓｑ以下となっている。また、シールド電極５２は、例えば基板本体５１上にスパッタ法などを用いて複屈折構造体５２ａを構成する金属膜を形成し、これをパターニングすることによって形成される。また、シールド電極５２は、対向基板１２の端部において導電材料で構成された基板間導通部材（図示略）を介して素子基板１１に設けられた配線部（図示略）との導通が確保されている。そして、シールド電極５２は、この配線部を介してほぼ一定の電位を示している。
ここで、シールド電極５２の内側の表面には、１／４波長板を配置してもよい。１／４波長板を配置することで、誘電体膜１７の外面から入射した外光が素子基板１１で反射して再び射出することを防止できる。なお、１／４波長板に合わせて、シールド電極５２の透過軸を適宜変更する。
遮光膜５３は、シールド電極５２の表面のうち平面視でサブ画素領域の縁部であって液晶層１３などを介してＴＦＴ素子２２、データ線２３及び走査線２４と重なる領域に平面視でほぼ格子状に形成されており、サブ画素領域を縁取っている。
また、カラーフィルタ層５４は、遮光膜５３を覆うように各サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素領域で表示する色に対応する色材を含有している。
配向膜５５は、例えばポリイミドなどの透光性の樹脂材料で構成されており、カラーフィルタ層５４を覆うように設けられている。そして、配向膜５５の内側の表面には、配向膜５５の配向方向と同方向のラビング処理が施されている。
また、カラーフィルタ層５４は、遮光膜５３を覆うように各サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素領域で表示する色に対応する色材を含有している。
配向膜５５は、例えばポリイミドなどの透光性の樹脂材料で構成されており、カラーフィルタ層５４を覆うように設けられている。そして、配向膜５５の内側の表面には、配向膜５５の配向方向と同方向のラビング処理が施されている。
液晶層１３を構成する液晶分子は、配向膜３７、５５にサブ画素領域の短軸方向（Ｙ軸方向）を配向方向とする配向処理が施されているため、画素電極２１及び共通電極４３の間に電圧を印加しない状態（オフ状態）において、Ｙ軸方向に沿って水平に配向している。また、液晶分子は、画素電極２１及び共通電極４３の間に電圧を印加した状態（オン状態）において、帯状部２１ｂの延在方向と直交する方向に沿って配向する。したがって、液晶層１３では、オフ状態とオン状態とにおける液晶分子の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して液晶層１３を透過する光に対して位相差を付与している。
検出電極１５は、対向基板１２の内側の表面の全面に形成されており、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で構成されている。また、平面視でほぼ矩形状の検出電極１５の４隅には、検出手段１８からの検出信号が供給される端子部（図示略）がそれぞれ設けられている。
偏光板１６は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の誘電体材料を用いて形成されたフィルムを基体として構成されている。そして、偏光板１６は、その透過軸がサブ画素領域の長軸方向（図２に示すＸ軸方向）に沿うように設けられている。したがって、偏光板１６及びシールド電極５２は、その透過軸が互いにほぼ直交するように設けられている。
誘電体膜１７は、偏光板１６と同様にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のフィルムを基体として構成されている。
また、偏光板１６の内側には、光学補償フィルム（図示略）を配置してもよい。光学補償フィルムを配置することで、入力機能付液晶表示装置１を斜視した場合の液晶層１３の位相差を補償することができ、光漏れを減少させてコントラストを増加させることができる。光学補償フィルムとしては、負の一軸性媒体と正の一軸性媒体とを組み合わせたものや、各方向の屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙである二軸性媒体が用いられる。
誘電体膜１７は、偏光板１６と同様にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のフィルムを基体として構成されている。
また、偏光板１６の内側には、光学補償フィルム（図示略）を配置してもよい。光学補償フィルムを配置することで、入力機能付液晶表示装置１を斜視した場合の液晶層１３の位相差を補償することができ、光漏れを減少させてコントラストを増加させることができる。光学補償フィルムとしては、負の一軸性媒体と正の一軸性媒体とを組み合わせたものや、各方向の屈折率がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙである二軸性媒体が用いられる。
検出手段１８は、検出電極１５に設けられた上記端子部にそれぞれ同相同電位の交流電圧を印加して検出電極１５の面内に均一な電界を発生させる構成となっている。また、検出手段１８は、誘電体膜１７を介して検出電極１５との間に形成された静電容量を介して流れる電流量の測定値から指などの接触位置を検出する構成となっている。
〔入力機能付液晶表示装置の動作〕
次に、このような構成の入力機能付液晶表示装置１の動作について説明する。素子基板１１の外面側から入射した光は、偏光板１６によってサブ画素領域の長軸方向（図３に示すＸ軸方向）に平行な直線偏光に変換されて液晶層１３に入射する。
ここで、オフ状態の場合であれば、液晶層１３に入射した直線偏光は、液晶層１３により入射時と同一の偏光状態で液晶層１３から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向がシールド電極５２の透過軸と直交するため、シールド電極５２で遮断され、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、オン状態の場合であれば、液晶層１３に入射した直線偏光は、液晶層１３により所定の位相差（１／２波長分）が付与され、入射時の偏光方向と直交する直線偏光に変換されて液晶層１３から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向がシールド電極５２の透過軸と平行であるため、シールド電極５２を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
次に、このような構成の入力機能付液晶表示装置１の動作について説明する。素子基板１１の外面側から入射した光は、偏光板１６によってサブ画素領域の長軸方向（図３に示すＸ軸方向）に平行な直線偏光に変換されて液晶層１３に入射する。
ここで、オフ状態の場合であれば、液晶層１３に入射した直線偏光は、液晶層１３により入射時と同一の偏光状態で液晶層１３から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向がシールド電極５２の透過軸と直交するため、シールド電極５２で遮断され、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、オン状態の場合であれば、液晶層１３に入射した直線偏光は、液晶層１３により所定の位相差（１／２波長分）が付与され、入射時の偏光方向と直交する直線偏光に変換されて液晶層１３から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向がシールド電極５２の透過軸と平行であるため、シールド電極５２を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
このとき、データ線２３から液晶層１３を駆動するための画像信号Ｓ１〜Ｓｎを供給すると、素子基板１１に設けられた画素電極２１と共通電極４３との間で電界が発生する。ここで、画素電極２１及び共通電極４３と対向基板１２に設けられたシールド電極５２と間に十分な間隔が形成されている。そのため、画像信号Ｓ１〜Ｓｎの供給により画素電極２１及び共通電極４３からシールド電極５２に向かうノイズとなる電界の強度が、例えばＴＮモード液晶などのいわゆる縦電界方式の電極構造のように共通電極を対向基板に設ける場合と比較して、小さくなる。したがって、シールド電極５２によって画素電極２１及び共通電極４３から検出電極１５に向かう電界が効果的に遮断される。
そして、検出電極１５に面内で均一な交流電圧を印加した状態で誘電体膜１７に人間の指などが触れると、誘電体膜１７を介して検出電極１５と指などとの間で静電容量が形成される。このため、検出電極１５に設けられた端子部から静電容量を介して電流が流れる。検出手段１８は、静電容量が形成されることによって流れた電流量を、例えば検出領域の四隅からそれぞれ検出し、それらの情報からから指などの接触位置を検出する。ここで、検出電極１５とシールド電極５２との間に基板本体５１などが設けられており、十分な間隔が形成されているため、検出電極１５とシールド電極５２との間に容量成分が形成されることが防止される。
〔電子機器〕
以上のような構成の入力機能付液晶表示装置１は、例えば図５に示すようなモバイル型パーソナルコンピュータ１００の表示部１０１として用いられる。このモバイル型パーソナルコンピュータ１００は、表示部１０１と、キーボード１０２を有する本体部１０３とを備えている。
以上のような構成の入力機能付液晶表示装置１は、例えば図５に示すようなモバイル型パーソナルコンピュータ１００の表示部１０１として用いられる。このモバイル型パーソナルコンピュータ１００は、表示部１０１と、キーボード１０２を有する本体部１０３とを備えている。
以上のように、本実施形態における入力機能付液晶表示装置１によれば、対向基板１２にシールド電極５２を設けることで、対向基板１２を大幅に厚肉化させずに複雑なシステムを用いることなく液晶層１３の駆動時に発生するノイズの影響を抑制し、表示面への接触位置の検出精度が向上する。また、シールド電極５２が偏光板として機能することで、液晶層１３を透過してからシールド電極５２に入射するまでの光の偏光状態の変化量を抑制し、コントラストが向上する。
また、画素電極２１及び共通電極４３とシールド電極５２との距離が十分に確保されており、液晶層１３の駆動時に発生するノイズの影響が縦電界方式の電極構造を用いる場合と比較して小さくなるので、シールド電極５２によるノイズの遮断が有効に行われる。
そして、シールド電極５２と検出電極１５との間が十分に離間しているので、シールド電極５２と検出電極１５との間に容量成分が形成されない。
さらに、シールド電極５２がＡｌなどの光反射性の導電材料で構成されており、シールド電極５２で遮断される光を反射させるので、光の吸収による対向基板１２の加熱を抑制できる。
また、画素電極２１及び共通電極４３とシールド電極５２との距離が十分に確保されており、液晶層１３の駆動時に発生するノイズの影響が縦電界方式の電極構造を用いる場合と比較して小さくなるので、シールド電極５２によるノイズの遮断が有効に行われる。
そして、シールド電極５２と検出電極１５との間が十分に離間しているので、シールド電極５２と検出電極１５との間に容量成分が形成されない。
さらに、シールド電極５２がＡｌなどの光反射性の導電材料で構成されており、シールド電極５２で遮断される光を反射させるので、光の吸収による対向基板１２の加熱を抑制できる。
［第２の実施形態］
次に、本発明における入力機能付液晶表示装置の第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図６は、サブ画素領域を示す断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態とサブ画素領域の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、本発明における入力機能付液晶表示装置の第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図６は、サブ画素領域を示す断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態とサブ画素領域の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における入力機能付液晶表示装置１１０では、図６に示すように、対向基板１１１に設けられたシールド電極１１２が遮光膜を兼ねている。
すなわち、対向基板１１１は、基板本体５１と、基板本体５１の内側の表面に順次積層されたシールド電極１１２、カラーフィルタ層５４及び配向膜５５とを備えている。
シールド電極１１２は、複屈折構造体１１２ａと被覆部１１２ｂとを有している。
被覆部１１２ｂは、平面視でサブ画素領域の縁部であって液晶層１３などを介してＴＦＴ素子２２、データ線２３及び走査線２４と重なる領域に平面視でほぼ格子状に形成されており、サブ画素領域を縁取っている。
すなわち、対向基板１１１は、基板本体５１と、基板本体５１の内側の表面に順次積層されたシールド電極１１２、カラーフィルタ層５４及び配向膜５５とを備えている。
シールド電極１１２は、複屈折構造体１１２ａと被覆部１１２ｂとを有している。
被覆部１１２ｂは、平面視でサブ画素領域の縁部であって液晶層１３などを介してＴＦＴ素子２２、データ線２３及び走査線２４と重なる領域に平面視でほぼ格子状に形成されており、サブ画素領域を縁取っている。
以上のように、本実施形態における入力機能付液晶表示装置１１０によっても、上述した実施形態と同様の作用、効果を奏するが、シールド電極１１２が遮光膜として機能することにより、部品点数の削減及び製造工程の簡略化が図れる。
なお、本発明は上記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種々の変更を加えることが可能である。
例えば、シールド電極を対向基板の端部に設けられた基板間導通部材を介して素子基板と導通させることによってシールド電極の電位を固定しているが、シールド電極の電位が固定されれば、他の方法を用いてもよい。
また、シールド電極をＡｌなどの光反射性を有する導電材料で構成しているが、例えばＣｒ（クロム）などの光吸収性を有する導電材料で構成してもよい。これにより、シールド電極で遮断される光を吸収して反射による表示品質の劣化を防止できる。
そして、素子基板も、対向基板と同様に、液晶層側にワイヤグリッド構造を有する複数の複屈折構造体を設け、素子基板の外面に偏光板を配置しない構成としてもよい。
例えば、シールド電極を対向基板の端部に設けられた基板間導通部材を介して素子基板と導通させることによってシールド電極の電位を固定しているが、シールド電極の電位が固定されれば、他の方法を用いてもよい。
また、シールド電極をＡｌなどの光反射性を有する導電材料で構成しているが、例えばＣｒ（クロム）などの光吸収性を有する導電材料で構成してもよい。これにより、シールド電極で遮断される光を吸収して反射による表示品質の劣化を防止できる。
そして、素子基板も、対向基板と同様に、液晶層側にワイヤグリッド構造を有する複数の複屈折構造体を設け、素子基板の外面に偏光板を配置しない構成としてもよい。
また、入力機能付液晶表示装置は、画素電極及び共通電極がＦＦＳ方式の電極構造を有しているが、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式など、いわゆる横電界方式を用いた他の電極構造を採用してもよい。
そして、入力機能付液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置となっているが、反射型や半透過反射型のような他の液晶表示装置の構成としてもよい。また、カラー液晶表示装置に限られない。
そして、入力機能付液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置となっているが、反射型や半透過反射型のような他の液晶表示装置の構成としてもよい。また、カラー液晶表示装置に限られない。
また、入力機能付液晶表示装置を備える電子機器としては、モバイル型パーソナルコンピュータに限らず、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末機）、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、カーナビゲーション装置、ヘッドアップディスプレイ、デジタルビデオカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ページャ、電子手帳、電卓、電子ブックやプロジェクタ、ワードプロセッサ、テレビ電話機、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備える機器などのような他の電子機器であってもよい。
１，１１０ 入力機能付液晶表示装置、１１ 素子基板（第１基板）、１２，１１１ 対向基板（第２基板）、１３ 液晶層、１５ 検出電極、１７ 誘電体膜、１８ 検出手段、２１ 画素電極（一方の電極）、４３ 共通電極（他方の電極）、５２，１１２ シールド電極（シールド導体）、５２ａ，１１２ａ 複屈折構造体、１１２ｂ 被覆部
Claims (4)
- 液晶層を駆動する一対の電極が設けられた第１基板と、
該第１基板と前記液晶層を介して対向配置された第２基板と、
前記第２基板の外面に積層して設けられた検出電極及び誘電体膜と、
該誘電体膜を介して前記検出電極との間に形成される静電容量の形成位置を検出する検出手段とを備え、
前記第２基板が、前記液晶層側に設けられて電位が固定されると共に、ストライプ状に配置された複数の複屈折構造体を有するシールド導体を備えることを特徴とする入力機能付表示装置。 - 前記シールド導体が、遮光膜を構成する被覆部を備えることを特徴とする請求項１に記載の入力機能付表示装置。
- 前記シールド導体が、光反射性材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の入力機能付表示装置。
- 前記シールド導体が、光吸収性材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の入力機能付表示装置。
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