JP2009086184A

JP2009086184A - タッチパネル付き液晶表示装置

Info

Publication number: JP2009086184A
Application number: JP2007254439A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Tada; 栄作多田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】静電容量型タッチパネルに、液晶表示素子が発生する電気的なノイズの影響を受けない信頼性の高い動作を行わせる。
【解決手段】液晶表示素子１とその観察側に配置された静電容量型タッチパネル１１との間に、液晶表示素子１とタッチパネル１１との間を電気的に遮る透明導電膜２０と、この透明導電膜２０の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極２１とからなり、液晶表示素子１が発生する電気的なノイズを遮断するシールド層１８を介在させた。
【選択図】図２

Description

この発明は、静電容量型タッチパネルを備えたタッチパネル付き液晶表示装置に関する。

タッチパネル付き液晶表示装置は、液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側またはその反対側に配置されたタッチ入力用のタッチパネルとにより構成されている。

この種のタッチパネル付き液晶表示装置には、前記タッチパネルの前記液晶表示素子側とは反対側の面に、前記タッチパネルが発生する電磁波が外部の電子回路等に影響するのを防ぐための導電性のシールド膜またはシールド板を備えたものがある（特許文献１、２参照）。
特開２００１−３２５０７０号公報特開２００７− ４１７６０号公報

ところで、タッチパネルには、電磁誘導型、接触型、静電容量型等のものがあるが、そのうちの静電容量型タッチパネルは、外部からの電気的なノイズの影響を受けやすい。

そのため、前記静電容量型タッチパネルを備えたタッチパネル付き液晶表示装置は、前記静電容量型タッチパネルが、前記液晶表示素子から発生される電気的なノイズの影響により誤動作する。

この発明は、静電容量型タッチパネルに、液晶表示素子が発生する電気的なノイズの影響を受けない信頼性の高い動作を行わせることができるタッチパネル付き液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

この発明の請求項１に記載のタッチパネル付き液晶表示装置は、
一対の基板間に液晶層が封入され、前記液晶層の液晶分子の配向状態を電界の印加により変化させて光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列させて形成された液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の観察側に配置されたタッチ入力用の静電容量型タッチパネルと、
前記液晶表示素子と前記タッチパネルとの間に介在させて設けられ、前記液晶表示素子と前記タッチパネルとの間を電気的に遮る透明導電膜と、前記透明導電膜の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極とからなり、前記液晶表示素子が発生する電気的なノイズを遮断して接地側に放出するシールド層と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の表示装置において、前記シールド層の前記透明導電膜は、前記液晶表示素子の画面エリアに対応する領域よりも大きく、且つ前記静電容量型タッチパネルのタッチ入力エリア及びその周囲の端子配列領域に対応する面積を有し、前記枠状電極は、前記透明導電膜の周縁部に、前記液晶表示素子の画面エリアに対応する領域を囲む形状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の表示装置において、前記シールド層は、透明基板と、前記基板上に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜の周縁部に積層して形成された枠状電極とからなっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の表示装置において、前記シールド層の基板は、前記静電容量型タッチパネルの全体に対応し、且つ少なくとも１つの縁部に前記タッチパネルの外方に張出す張出部が設けられた形状を有しており、前記透明導電膜は、前記基板の少なくとも前記タッチパネルに対応する領域の全体に形成され、前記枠状電極は、前記タッチパネルに対応する領域の周縁部に形成され、この枠状電極の前記張出部に対応する辺部に、この辺部から前記張出部に延長された接地用端子が形成されていることを特徴とする。

この発明のタッチパネル付き液晶表示装置によれば、前記静電容量型タッチパネルに、前記液晶表示素子が発生する電気的なノイズの影響を受けない信頼性の高い動作を行わせることができる。

図１〜図５はこの発明の一実施例を示しており、図１はタッチパネル付き液晶表示装置の側面図、図２は前記タッチパネル付き液晶表示装置を構成する液晶表示素子と静電容量型タッチパネルとこれらの間に介在させて設けられたシールド層の斜視図、図３は前記液晶表示素子１の断面図、図４は前記静電容量型タッチパネルの断面図、図５は前記シールド層の断面図である。

このタッチパネル付き液晶表示装置は、図１のように、液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の観察側に配置されたタッチ入力用の透明な静電容量型タッチパネル１１と、前記タッチパネル１１の前面（観察側の面）に接触させて配置された透明な前面カバー１７と、前記液晶表示素子１と前記タッチパネル１１との間に介在させて設けられ、前記液晶表示素子１が発生する電気的なノイズを遮断して接地側に放出するシールド層１８とを備えている。

前記液晶表示素子１は、図１、図２及び図３のように、予め定めた間隙を設けて対向配置され、画面エリア１ａを囲む枠状のシール材４を介して接合された一対の透明基板２，３と、前記一対の透明基板２，３間の間隙の前記シール材４で囲まれた領域に封入された液晶層５と、前記一対の基板２，３の対向する内面それぞれに設けられ、前記画面エリア１ａ内に、前記液晶層５の液晶分子の配向状態を電界の印加により変化させて光の透過を制御する複数の画素１ｂをマトリックス状に配列させて形成する透明電極６，７と、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板８，９とからなっている。

この液晶表示素子１は、一方の基板、例えば観察側とは反対側の基板３の内面に、複数の画素電極７を行方向（画面の左右方向）及び列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板、つまり観察側の基板２の内面に、前記複数の画素電極７の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極６を設けたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図３では省略しているが、前記複数の画素電極７が設けられた反対側基板３の内面には、前記複数の画素電極７にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数の走査線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数の信号線が設けられている。

また、図１及び図２に示したように、前記反対側基板３には、観察側基板２の外方に張出すドライバ搭載部３ａが形成されており、前記複数の走査線と信号線は、前記ドライバ搭載部３ａに搭載された表示ドライバ１０に接続され、前記対向電極６は、前記シール材４による基板接合部に設けられた図示しないクロス接続部と前記ドライバ搭載部３ａに形成された図示しない対向電極接続線を介して対向電極電位の供給源に接続されている。

さらに、図３では省略しているが、前記観察側基板２の内面には、前記複数の画素電極７と対向電極６とが互いに対向する領域からなる複数の画素１ｂにそれぞれ対応させて、赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられており、前記対向電極６は、前記カラーフィルタの上に形成されている。

また、前記一対の基板２，３の内面には、前記電極６，７を覆って配向膜（図示せず）が設けられており、前記液晶層５の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜により規定される配向状態に配向している。

この液晶表示素子１は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれか、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子であり、前記一対の偏光板８，９は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラストが得られるように設定して配置されている。

なお、前記液晶表示素子１は、一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた電極６，７間に電界を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させるものに限らず、一対の基板のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。

さらに、前記液晶表示素子１は、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えたものに限らず、カラーフィルタを備えないフィールドシーケンシャル表示用の液晶表示素子でもよい。

前記静電容量型タッチパネル１１は、図１、図２及び図４のように、予め定めた間隙を設けて対向配置され、周縁部において枠状スペーサ１３を介して接合されたガラス板または樹脂フィルムからなる一対の透明基板１１，１２と、これらの基板１１，１２の対向する内面それぞれに設けられた一対の透明電極１５，１６とからなっている。

前記一対の基板１１，１２の内面に設けられた前記一対の電極１５，１６のうちの一方の電極１５は、タッチ位置の一方の方向、例えば前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行なＸ軸方向の座標を検出するための電極、他方の電極１６は、前記タッチ位置の前記Ｘ軸方向に対して直交するＹ軸方向の座標を検出するための電極である。

図４では、これらの電極１５，１６を一枚膜状に示しているが、前記Ｘ軸方向の座標を検出するための電極１５は、例えば菱形形状の複数の電極部を前記Ｘ軸方向に一定ピッチで連続的に並べた形状に形成された複数の帯状電極（以下、Ｘ軸方向電極という）からなっており、前記Ｙ軸方向の座標を検出するための電極１６は、前記Ｘ軸方向電極１５の前記電極部を実質的に９０°回転させた形状の複数の電極部を前記Ｙ軸方向に一定ピッチで連続的に並べた形状に形成された複数の帯状電極（以下、Ｙ軸方向電極という）からなっている。

そして、前記複数のＸ軸方向電極１５は、一方の基板１１の内面のタッチ入力エリア１１ａに対応する領域に、前記Ｙ軸方向電極１６の複数の電極部のピッチに対応した間隔で互いに平行に設けられており、前記複数のＹ軸方向電極１６は、他方の基板１２の内面の前記タッチ入力エリア１１ａに対応する領域に、これらのＹ軸方向電極１６の複数の電極部を、前記複数のＸ軸方向電極１５の間のうちの前記Ｘ軸方向電極１５の複数の電極部間に対応する領域（Ｘ軸方向電極１５の電極部と重ならない領域）にそれぞれ対向させて、互いに平行に設けられている。

さらに、前記一方の基板１１の内面の複数のＸ軸方向電極１５の両端と、他方の基板１２の内面の複数のＹ軸方向電極１６の両端はそれぞれ、前記タッチ入力エリア１１ａの外方に延長されており、これらのＸ軸方向電極１５及びＹ軸方向電極１６の両端部にそれぞれ、図示しないタッチパネル駆動回路に接続するための接続端子１５ａ（Ｙ軸方向電極１６の接続端子は図示せず）が設けられている。

前記シールド層１８は、前記液晶表示素子１とその観察側に配置された前記静電容量型タッチパネル１１との間を電気的に遮る透明導電膜２０と、前記透明導電膜２０の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極２１とからなっている。

このシールド層１８は、図１、図２及び図５のように、ガラス板または樹脂フィルムからなる透明基板１９と、前記基板１９上に形成されたＩＴＯ膜等からなる透明導電膜２０と、前記透明導電膜２０の周縁部に積層して形成された、金属、導電性ペーストまたはカーボン樹脂等の低抵抗膜からなる枠状電極２１とにより構成されており、前記液晶表示素子１とタッチパネル１１との間に、前記透明導電膜２０の形成面とその反対面のいずれか一方を前記タッチパネル１１に対向させて配置されている。

このシールド層１８の透明導電膜２０は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａに対応する領域よりも大きく、且つ前記静電容量型タッチパネル１１のタッチ入力エリア１１ａ及びその周囲の端子配列領域（複数のＸ軸方向電極１５の駆動回路接続端子１５ａ及び複数のＹ軸方向電極１６の駆動回路接続端子の配列領域）に対応する面積を有し、前記枠状電極２１は、前記透明導電膜２０の周縁部に、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａに対応する領域を囲む形状に形成されている。

さらに、このシールド層１８の基板１９は、前記タッチパネル１１の全体に対応し、且つ少なくとも１つの縁部に前記タッチパネル１１の外方に張出す張出部１９ａが設けられた形状を有しており、前記透明導電膜２０は、前記基板１９の少なくとも前記タッチパネル１１に対応する領域の全体に形成され、前記枠状電極２１は、前記タッチパネル１１に対応する領域の周縁部に形成されている。なお、この実施例では、前記基板１９上にその全面にわたって前記透明導電膜２０を形成し、その上に前記枠状電極２１を形成している。

そして、前記枠状電極２１の前記張出部１９ａに対応する辺部には、この辺部から前記張出部１９ａに延長された接地用端子２１ａが形成されており、前記枠状電極２１は、前記接地用端子２１ａを、液晶表示装置を実装した電子機器の筐体または前記筐体内に配置された電子回路の接地電位に接続することにより接地されている。なお、図１では、前記接地用端子２１ａを前記接地電位に直接接続しているが、前記接地用端子２１ａは容量を介して前記接地電位に接続してもよい。

このタッチパネル付き液晶表示装置は、通常の使用時は、前記液晶表示素子１に外部から供給された画像データに対応した画像を表示させ、タッチ入力時に、前記液晶表示素子１に複数の入力用キーパターンまたは手書き入力領域を表示させて前記静電容量型タッチパネル１１へのタッチ入力を行わせる。

なお、前記液晶表示素子１は、その観察側とは反対側に配置された図示しない面光源から照明光を照射され、前記複数の画素１ｂにより前記照明光の観察側への透過を制御して表示する。また、この液晶表示素子１からの光は、前記シールド層１８の基板１９及び透明導電膜２０と、前記静電容量型タッチパネル１１と、その前面カバー１７とを透過して観察側に出射し、前記液晶表示素子１の表示が観察側から観察される。

前記静電容量型タッチパネル１１へのタッチ入力は、前記タッチパネル１０の前面に接触させて配置された前面カバー１７の外面を導電性を有する物体、例えば人の指先でタッチすることにより行われ、前記前面カバー１７の外面の任意の位置を指先でタッチすると、そのタッチ位置に対応するＸ軸方向電極１５と前記指先との間に容量が形成されて対応するＸ軸方向電極１５の容量成分が変化し、その容量変化を検出する。また、前記タッチ位置に対応するＹ軸方向電極１６と前記指先との間に容量が形成されて対応するＹ軸方向電極１６の容量成分が変化する。これらの静電容量の変化に基づいて、前記タッチ位置のＸ軸座標及びＹ軸座標を検出し、タッチ入力情報を判定することができる。

このように、前記静電容量型タッチパネル１１は、タッチ入力による静電容量の変化を利用したものであるため、外部からの電気的なノイズの影響を受けやすい。

一方、前記液晶表示素子１は、前記複数の走査線から各行のＴＦＴにゲート信号を供給し、前記複数の信号線から各列のＴＦＴにデータ信号を供給することにより表示駆動されるため、前記ゲート信号及びデータ信号に対応した電気的なノイズを発生する。

このタッチパネル付き液晶表示装置は、前記液晶表示素子１とその観察側に配置された前記静電容量型タッチパネル１１との間に、前記透明導電膜２０の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極２１とからなるシールド層１８を配置しているため、前記液晶表示素子１から前記タッチパネル１１に向かう電気的ノイズを前記シールド層１８により遮断して接地側に放出することができる。

すなわち、前記シールド層１８は、前記透明導電膜２０を備えているため、前記液晶表示素子１から前記タッチパネル１１に向かう電気的ノイズを前記透明導電膜２０によって遮断することができる。

また、前記透明導電膜２０は、ＩＴＯ膜等の比較的抵抗値が高い導電膜であるが、前記シールド層１８は、前記透明導電膜２０の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極２１を備え、前記透明導電膜２０を、前記枠状電極２１を介して接地するようにしているため、前記透明導電膜２０を直接接地する場合に比べて、前記透明導電膜２０により遮断した電気的ノイズを、前記透明導電膜２０に滞留させること無く接地側に放出することができる。

したがって、このタッチパネル付き液晶表示装置によれば、前記静電容量型タッチパネル１１に、前記液晶表示素子１が発生する電気的なノイズの影響を受けない信頼性の高い動作を行わせることができる。

また、上記実施例では、前記シールド層１８の透明導電膜２０を、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａに対応する領域よりも大きく、且つ前記静電容量型タッチパネル１１のタッチ入力エリア１１ａ及びその周囲の端子配列領域に対応する面積に形成し、前記枠状電極２１を、前記透明導電膜２０の周縁部に、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａに対応する領域を囲む形状に形成しているため、前記静電容量型タッチパネル１１のタッチ入力エリア１１ａ及びその周囲の端子配列領域に対する前記電気的の影響を略完全に無くし、前記静電容量型タッチパネル１１にさらに信頼性の高い動作を行わせることができるとともに、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａの全域の表示を、前記シールド層１８の枠状電極２１で遮ること無く観察させることができる。

さらに、上記実施例では、前記シールド層１８を、透明基板１９と、前記基板１９上に形成された透明導電膜２０と、前記透明導電膜２０の周縁部に積層して形成された枠状電極２１とにより構成しているため、前記基板１９により前記透明導電膜２０を補強し、この透明導電膜２０に亀裂等が生じることによる電気的ノイズの遮断効果の低下を防ぐことができる。

また、上記実施例では、前記シールド層１８の基板１９を、前記静電容量型タッチパネル１１の全体に対応し、且つ少なくとも１つの縁部に前記タッチパネル１１の外方に張出す張出部１９ａが設けられた形状に形成し、前記透明導電膜２０を、前記基板１９の少なくとも前記タッチパネル１１に対応する領域の全体に形成し、前記枠状電極２１を、前記タッチパネル１１に対応する領域の周縁部に形成し、この枠状電極２１の前記張出部１９ａに対応する辺部に、この辺部から前記張出部１９ａに延長された接地用端子２１ａを形成しているため、前記枠状電極２１を容易に接地電位に接続することができる。

なお、上記実施例では、前記液晶表示素子１とその観察側に配置された静電容量型タッチパネル１１との間に、別部品からなるシールド層１８を配置しているが、前記シールド層１８は、前記液晶表示素子１の観察側の面（観察側の偏光板８の外面）または前記静電容量型タッチパネル１１の前記液晶表示素子１に対向する面に一体的に設けてもよく、その場合は、前記シールド層１８の基板１９を省略し、前記液晶表示素子１の観察側の面または前記静電容量型タッチパネル１１の液晶表示素子対向面に、前記透明導電膜２０と枠状電極２１とを形成してもよい。

また、上記実施例のタッチパネル付き液晶表示装置は、間隙を設けて対向配置された一対の基板１２，１３の内面それぞれにＸ軸方向電極１５とＹ軸方向電極１６とを設けた静電容量型タッチパネル１１を備えたものであるが、前記液晶表示素子１の観察側に配置する静電容量型タッチパネルは、１枚の誘電性基板と、前記基板のタッチ側とは反対側の面に形成された一枚膜状の透明導電膜と、この透明導電膜のＸ軸方向の両端縁にそれぞれ設けられた一対のＸ軸座標検出用電極と、前記透明導電膜のＹ軸方向の両端縁にそれぞれ設けられた一対のＹ軸座標検出用電極とからなり、タッチ面を導電性を有する物体、例えば人の指先によりタッチしたときに前記透明導電膜のタッチ位置に対応する部分と前記指先との間に容量が形成される構成のものでもよい。

この発明の第１の実施例を示すタッチパネル付き液晶表示装置の側面図。前記タッチパネル付き液晶表示装置を構成する液晶表示素子と静電容量型タッチパネルとこれらの間に介在させて設けられたシールド層の斜視図。前記液晶表示素子１の断面図。前記静電容量型タッチパネルの断面図。前記シールド層の断面図。

符号の説明

１…液晶表示素子、１ａ…表示エリア、１ｂ…画素、２，３…基板、５…液晶層、６，７…電極、８，９…偏光板、１１…静電容量型タッチパネル、１１ａ…タッチ入力エリア、１２，１３…基板、１５，１６…電極、１８…シールド層、１９…基板、１９ａ…張出部、２０…透明電源、２１…枠状電極、２１ａ…接地用端子。

Claims

一対の基板間に液晶層が封入され、前記液晶層の液晶分子の配向状態を電界の印加により変化させて光の透過を制御する複数の画素がマトリックス状に配列させて形成された液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の観察側に配置されたタッチ入力用の静電容量型タッチパネルと、
前記液晶表示素子と前記タッチパネルとの間に介在させて設けられ、前記液晶表示素子と前記タッチパネルとの間を電気的に遮る透明導電膜と、前記透明導電膜の周縁部にその全周にわたって無端枠状に形成された低抵抗の枠状電極とからなり、前記液晶表示素子が発生する電気的なノイズを遮断して接地側に放出するシールド層と、
を備えることを特徴とするタッチパネル付き液晶表示装置。
シールド層の透明導電膜は、液晶表示素子の画面エリアに対応する領域よりも大きく、且つ静電容量型タッチパネルのタッチ入力エリア及びその周囲の端子配列領域に対応する面積を有し、枠状電極は、前記透明導電膜の周縁部に、前記液晶表示素子の画面エリアに対応する領域を囲む形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
シールド層は、透明基板と、前記基板上に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜の周縁部に積層して形成された枠状電極とからなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。
シールド層の基板は、静電容量型タッチパネルの全体に対応し、且つ少なくとも１つの縁部に前記タッチパネルの外方に張出す張出部が設けられた形状を有しており、透明導電膜は、前記基板の少なくとも前記タッチパネルに対応する領域の全体に形成され、枠状電極は、前記タッチパネルに対応する領域の周縁部に形成され、この枠状電極の前記張出部に対応する辺部に、この辺部から前記張出部に延長された接地用端子が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル付き液晶表示装置。