JP2010181747A - タッチセンサ機能付液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶表示装置の総厚みを増加させないで簡素な構成のタッチセンサ機能付液晶表示装置1を提供する。
【解決手段】液晶パネルは、透光性の上基板2と、上基板2にシール部4を介して間隙を設けて張合わされた下基板3と、シール部4の内側の間隙に充填された液晶層5から構成されている。更に、上基板2の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極6と、下基板3の液晶層5の側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極10とを形成し、複数の透明電極6の夫々と複数の配線電極10の夫々とを、上基板2の側面に設けた導電材9により電気的に接続するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】液晶パネルは、透光性の上基板2と、上基板2にシール部4を介して間隙を設けて張合わされた下基板3と、シール部4の内側の間隙に充填された液晶層5から構成されている。更に、上基板2の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極6と、下基板3の液晶層5の側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極10とを形成し、複数の透明電極6の夫々と複数の配線電極10の夫々とを、上基板2の側面に設けた導電材9により電気的に接続するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶パネルを構成する表示面側の透光性の基板の外面に、静電容量結合方式のタッチセンサ用電極が形成されたタッチセンサ機能付液晶表示装置に関する。
近年、携帯電話や券売機、携帯用ゲーム機などの表示入力装置にタッチセンサを組み合わせた、タッチセンサ付表示装置が広く実用化されている。タッチセンサ付表示装置は、表示装置にタッチするボタンが表示され、その部分を指やペンなどで押すと、その押したことを検出して情報が入力される。制御部は、入力された情報に基づいて、表示装置が表示する画像を切替え、次の入力や他の動作を行なう。タッチセンサ付表示装置は、表示画面上にタッチセンサが一体的に構成されているので、省スペースである。また、入力ボタンの位置や機能を自由に変更することができるので、操作性がよい。
図10は、従来公知のタッチパネル付液晶表示装置30の縦断面図である。液晶表示装置31の上にはタッチパネル32が積層されている。液晶表示装置31は、下ガラス基板33と上ガラス基板34の間にシール35により液晶層36が封入されている。下ガラス基板33及び上ガラス基板34の液晶層36側の表面には図示しない液晶駆動用の電極が形成されている。下ガラス基板33の液晶層側の表面には液晶層を駆動するためのドライバIC37が実装されている。下ガラス基板33の液晶層側の表面にはドライバIC37に駆動信号を供給するための液晶表示装置用フレキシブル基板38が接続されている。タッチパネル32は、下透明基板40と上透明基板41はシール42を介して間隙を設けて貼り合わされている。下透明基板40と上透明基板41の内表面には図示しない透明電極が形成されている。下透明基板40又は上透明基板41にはタッチパネル用フレキシブル基板43が接続されている。下ガラス基板33の下面と上透明基板41の上面には液晶層36の分子配向を視覚化するための下偏光板39と上偏光板44が貼り付けられている。
タッチパネル32は透明である。従って、液晶表示装置31に表示された文字や画像はタッチパネル32を介して上部から視認することができる。タッチパネル32が抵抗膜方式の場合、タッチパネル32の上透明基板41又は上偏光板44を指で押下すると、下透明基板40と上透明基板41の夫々の内面に形成された図示しない透明電極が接触する。下透明基板40と上透明基板41の透明電極は一般的に互いに直交する複数の配線で構成されているため、両者の電極が接触すると、その接触点の位置信号がタッチパネル用フレキシブル基板43を介して図示しない制御部に伝達され、指が触れた位置を特定する。このようにして、画像表示を行うことができるとともに、その画像表示面から情報の入力を行うことができる。また、タッチパネル32が下透明基板40と上透明基板41の透明電極にそれぞれ直交する複数の配線を使った静電容量結合方式であれば、指が触れることによる指と電極間の寄生容量の変化を、直交する電極配線それぞれが検出して、タッチした位置を特定することができる。
しかしながら、図10に示した従来公知のタッチパネル付液晶表示装置30では、液晶表示装置31の上に、2枚の透明基板が張り合わされたタッチパネル32が積層されるために、タッチパネル付液晶表示装置30の総厚みは厚くなる。また、反射表面が4面存在するので、反射損失により表示画像の透過光量が低下する。また、液晶表示装置31の駆動信号を入力するための液晶表示装置用フレキシブル基板38と、タッチパネル32からタッチ信号を取り出すためのタッチパネル用フレキシブル基板43の2つのフレキシブル基板を接続する必要がある。そのために、部品点数や組立工程数が増加し、製造コスト高となる。
図11は、液晶パネルの上側のガラス基板54の液晶層70側に、液晶層駆動用とは別に透明電極53を設けて静電容量結合方式のタッチパネルを構成したタッチパネル表示装置の断面図である(特許文献1の図1)。アクティブ基板50とタッチパネル基板60の間に液晶層70が挟持されている。タッチパネル基板60は、液晶層70側から、透明電極51、カラーフィルター層52、透明電極53、ガラス基板54、偏光板55の順序で積層されている。このタッチパネル基板60は、透明電極53の周囲に所定のピッチで、例えば4隅に位置検出用配線が接続されている。指が偏光板55の表面に触れると、触れた位置において指と透明電極53の間の静電容量が変化する。この静電容量変化に伴い、指が触れた位置を中心として4隅の位置検出用配線に電流が流れる。4隅の位置検出用配線と指が触れた位置との間には透明電極53の抵抗が介在するので、指が触れた位置に応じて4隅を流れる電流が異なる。この電流を検出することにより、指が触れた位置を算出する。
図11に示すタッチパネル表示装置では、透明電極53の4隅に配線を設置して、この4隅を流れる電流を比較することにより、指の位置を検出している。しかしながら、指が偏光板55に触れたときに、指と透明電極53との間に形成される容量は極めて小さいので、この小さな容量に流れる電流も極めて小さい。この微弱電流を更に4分割してその分割された電流値を比較しなければならず、回路構成が極めて複雑になる。また、外部または内部から入るノイズにより誤動作しやすい。また、特許文献1は、外部回路とタッチパネルとの間の接続方法については、何ら開示していない。
本発明は、上記の課題を解決して、簡単な構成で確実に動作し、かつ、タッチセンサの付加によって装置全体の厚さが厚くならないように構成したタッチセンサ機能付液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置は、液晶パネルの透光性の上基板と、上基板にシール部を介して間隙を設けて貼り合わされた下基板と、シール部の内側の間隙に充填された液晶と、上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極と、下基板の液晶側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極と、複数のタッチセンサ用の透明電極の夫々と複数の配線電極の夫々とを上基板の側面を介して電気的に接続する導電材とを備える構成である。
さらに、下基板の周辺部であって液晶層側の表面には、液晶層駆動用の電極端子と配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子が設けられ、液晶層駆動用の電極端子とタッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えることとした。
さらに、配線電極は、下基板の液晶側の表面であってシール部の外側から内側に跨って形成され、導電材が電気的に接続する領域は金属酸化物からなる透明電極により形成されることとした。
さらに、タッチセンサ用の透明電極の上には上偏光板を設けることとした。
さらに、上偏光板の上に透光性接着材により透明基板を接着することとした。
さらに、上基板の液晶側の表面にカラーフィルター層を形成し、下基板の液晶側の表面には液晶層を駆動するためのTFTを形成してもよい。
これらの構成を横電界によるインプレーン方式により駆動される液晶に適用することができる。
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置の構成によれば、簡単な構成で確実に動作するタッチセンサを付加し、かつ、このタッチセンサの付加により液晶表示装置の全体の厚さが厚くならないタッチセンサ機能付液晶表示装置を提供することができる。
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置では、液晶パネルの上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離する複数のタッチセンサ用透明電極を形成した。このタッチセンサ用透明電極のそれぞれと、液晶パネルの下基板の液晶側表面に互いに電気的に分離して設けられた複数の配線電極の夫々を電気的に接続する導電材を上基板の側面に設けている。さらに、下基板の液晶側の表面の外周部に、液晶を駆動する電極端子と上述の配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子を設ける構成とした。そして液晶駆動用の電極端子とタッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えている。
以下、本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置について、図面を用いて詳細に説明する。図1に、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の基本的な構成を表す。図1(a)は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の模式的な斜視図であり、(b)はAA’部分の模式的な縦断面図である。
以下、本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置について、図面を用いて詳細に説明する。図1に、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の基本的な構成を表す。図1(a)は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の模式的な斜視図であり、(b)はAA’部分の模式的な縦断面図である。
タッチセンサ機能付液晶表示装置1は、透光性の上基板2と下基板3の間にシール部4を介して間隙が設けられ、この間隙に液晶が充填されて液晶層5を構成する。下基板3及び上基板2の内面には液晶層5を駆動するための液晶駆動用電極14a、14bが形成されている。上基板2の外側の表面7には互いに電気的に分離した複数のタッチセンサ用の透明電極6が形成されている。下基板3の液晶層5側の表面8には、互いに電気的に分離した複数の配線電極10が形成されている。複数の透明電極6a、6bの夫々は、複数の配線電極10a、10bの夫々に、上基板2の端面及びシール部4の外側面に形成した導電材9a、9bにより電気的に接続されている。
このように、本発明によるタッチセンサ機能付液晶表示装置1は、液晶表示装置を構成する上基板2の外側の表面7に複数のタッチセンサ用の透明電極6を形成したので、タッチセンサを形成したことによる厚さの増加をほとんど無視することができる。また、個々の透明電極6は静電容量結合型タッチセンサの単独電極として機能するので、指等が近づいて静電容量が変化したときに流れる電流、または電位変化を確実に検出することができる。
上基板2及び下基板3には透光性のガラス板を使用することができる。タッチセンサ用の透明電極6は、ITO(インジウム・スズ酸化物)、酸化スズ、酸化亜鉛等の透光性の導電材料を使用することができる。透明電極6は、数10nm〜数1000nmの厚さである。また、透光性の導電性ポリマーをスクリーン印刷等により透明電極6を形成することができる。下基板3の液晶層5側の表面8に形成した配線電極10は、透明導電膜や金属膜を使用することができる。導電材9として導電性ポリマーを塗布して形成することができる。また、導電性ポリマーに代えて有機溶剤に導電性粒子を混入した溶液を塗布して形成することができる。導電性粒子としては、Cu(銅)、Ag(銀)、Au(金)、ITOなどを使用することができる。また、液晶駆動用電極14a、14bを下基板3と上基板2の内表面に形成したが、インプレーン(In Plane Switching)方式の液晶表示装置の場合は、いずれか一方の基板の内表面に液晶駆動用電極を形成すればよい。
図2は、フレキシブル基板13を設置した状態を表す模式的な斜視図である。下基板3の一辺は、平面視において上基板2よりも突出するように形成されている。この突出部の液晶層5側の表面8には、液晶層5を駆動する駆動信号を入力するための駆動用電極端子11と、透明電極6に電気的に接続し、タッチセンサの検出信号を出力するためのタッチセンサ用電極端子12とが集約的に形成されている。この駆動用電極端子11及びタッチセンサ用電極端子12に電気的接続するようにして、フレキシブル基板13が下基板3の液晶層5側の表面8に接着されている。このように、1枚のフレキシブル基板13を介して駆動信号と検出信号を入力又は出力するようにしたので、外部回路と接続するための他のフレキシブル基板や、これを接続するための製造工程を必要とせず、製造コストを抑えることができる。
なお、ここでは、タッチセンサ用の透明電極6を6個形成した例を示したが、更に多数又は少数の透明電極6で構成しても良い。また、下基板3の液晶層5側の表面8に駆動用電極端子11やタッチセンサ用電極端子12を形成し、下基板3にフレキシブル基板13を接着したが、これに代えて、下基板3に対して上基板2の一辺を突出させ、上基板2の液晶層5側の表面に駆動用電極端子11及びタッチセンサ用電極端子12を集約的に形成し、上基板2の液晶層5側の表面にフレキシブル基板13を接着してもよい。この場合、導電材9は上基板2の側面から上基板2の液晶層5側の表面に回りこむように形成すればよい。
本発明に用いた容量結合型タッチセンサの動作原理を図3に基づいて説明する。図3(a)は等価回路図、(b)は検出電圧の時間変化を表すグラフである。図3(a)に示すように、タッチセンサ用の透明電極6は、抵抗Rsを介して電源Vccに接続され、容量Csを介して基準電位に接続されている。ここでは、基準電位をGNDとする場合を説明する。また、基準電位との間にリセット用のスイッチSWが挿入されている。人体、この場合は指が透明電極6に接近すると、指は人体の抵抗Rxを介して基準電位(GND)に接続されるので、透明電極6と指との間で容量Cxが形成される。従って、指が接近しないときは、透明電極6とGNDとの間には容量Csが構成されているが、指が透明電極6に接近したときは、容量Cxが付加されて全体の容量がCs+Cxとなる。
図3(b)を用いてタッチセンサの検出方法を説明する。横軸が時間を、縦軸が透明電極6の電圧Vsを表す。まず、スイッチSWをオンにして、透明電極6の電位をGNDの電位に設定する。次に、スイッチSWをオフにする。すると、抵抗Rsを介して電流が流れ、電圧VsはグラフG1のように上昇する。この上昇は抵抗Rsと容量Csの時定数により定められる。これに対して、指を透明電極6に接近させた状態でスイッチSWをオフにすると、電圧VsはグラフG2のように、グラフG1よりも立ち上がりが遅くなる。これは、指の接近により透明電極6とGND間の容量が、容量Cx分増加したためである。
従って、スイッチSWをオフした後の所定の時刻txにおいて電圧Vsを測定することにより、指が透明電極6に接近しているか否かを判別することができる。即ち、電圧VsがV1となる場合は指が接近していない場合であり、V1よりも小さなV2である場合は指が接近している場合である。これを、各透明電極6について順次検出して、指が接近した位置を特定する。なお、判定は、所定の時刻txまでに流れた電流の総量(これは、容量値の測定と同義である)を比較してもよい。このように、透明電極6の面内電流分布を測定するのではなく、一枚の電極として電圧Vsを測定するので、ノイズに対して強く、指が接近した箇所を確実に特定することができる。
(第1実施例)
図4〜図7を用いて、本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を説明する。図4は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の断面構造を説明するための説明図であり、図5は、上基板2の上面図及び部分断面図であり、図6は下基板3の上面図及び部分断面図であり、図7は斜視図及び部分断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
図4〜図7を用いて、本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を説明する。図4は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の断面構造を説明するための説明図であり、図5は、上基板2の上面図及び部分断面図であり、図6は下基板3の上面図及び部分断面図であり、図7は斜視図及び部分断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
図4において、ガラス板からなる下基板3と上基板2はシール部4を介して間隙を設けて貼り合わされている。下基板3と上基板2の間隙であってシール部4の内側には液晶5が充填されている。上基板2の外表面には電気的に分離した複数のタッチセンサ用の透明電極6が形成されている。透明電極6の上には上偏光板17が貼り付けられている。上基板2の液晶5側の表面8にはカラーフィルター層16が形成され、カラーフィルター層16の上には液晶5を駆動するための透光性の液晶駆動用電極14が形成されている。
下基板3の液晶5側の表面8には層間絶縁膜15が形成され、層間絶縁膜15の上であって、シール部4の外側から内側に跨って、配線電極10xが形成されている。下基板3の液晶5側の表面8であって層間絶縁膜15の下部には、金属膜からなる配線電極10yが形成されている。配線電極10xと10yとは、層間絶縁膜15に開口したコンタクトホールを介して電気的に接続されている。層間絶縁膜15の上には液晶層を駆動する画素電極として液晶駆動用電極14aが分離して形成されている。各液晶駆動用電極14aには図示しないTFTが接続されている。
上基板2の表面から、上基板2の側面、上基板2の液晶5側の表面、シール部4の外側面及び配線電極10xの表面に渡って、導電材9が形成されている。これにより、タッチセンサ用の透明電極6と配線電極10xとが電気的に接続される。下基板3の右辺は上基板2から突出し、その液晶5側の表面8には配線電極10yと層間絶縁膜15が延在するように形成されている。この延在する層間絶縁膜15には配線電極10yが露出するようにコンタクトホールが形成され、コンタクトホールの壁面と露出した配線電極10yの上にはタッチセンサ用電極端子12が形成されている。紙面奥側又は手前側には液晶駆動用の電極が配線電極10yと同様に形成されており、同様にコンタクトホール及び駆動用電極端子が形成されている。電極端子21が形成されたフレキシブル基板13は、タッチセンサ用電極端子12と電気的に接続するように導電材料20を介して接着されている。フレキシブル基板13には多数の電極端子21が形成されており、タッチセンサ用電極端子12と同様に駆動用電極端子11と電気的に接続される。また、下基板3の突出部には液晶駆動用のドライバIC19が設置されている。下基板3の液晶5側と反対側の表面には下偏光板18が貼り付けられている。
このように、タッチセンサ用の透明電極6は、導電材9、配線電極10x、配線電極10y、タッチセンサ用電極端子12を介して外部回路に電気的に接続している。ここで、配線電極10xとタッチセンサ用電極端子12とにITO等の金属酸化物からなる透明導電膜を使用している。これにより電極面に水分等が付着しても腐食することが無い。さらに、配線電極10yは全面が層間絶縁膜15により覆われている。これにより、配線電極10yとして金属膜を使用しても、水分等による腐食を防止することができる。
以上のように、タッチセンサを設けているが表示装置の全体の厚さは厚くならず、タッチセンサ用のフレキシブル基板を別に設ける必要がなく、かつ、信頼性の高いタッチセンサ機能付液晶表示装置1を提供することができる。
図5(a)は、第1実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1の上基板2の模式的な上視図であり、液晶パネルに組み立てる前の状態を表す。上基板2の上面には6個にタッチセンサ用の透明電極6が電気的に分離して形成されている。各透明電極6は、一部が上基板2の端部にまで延在し、導電材9と導通を取りやすい形状を有している。透明電極6は、スパッタリング法や蒸着法によりITO、酸化スズ、酸化亜鉛等からなる透明導電膜を堆積し、パターニング及びエッチング工程を通して分離形成する。あるいは、透明電極6の形状の開口部を有するマスクを上基板2上に設置し、その上から透明導電膜をマスク堆積して形成することができる。このマスク堆積法によれば、透明導電膜のパターニングやエッチング工程を省くことができる。また、透光性の導電ポリマーをスクリーン印刷により形成して、透明電極6とすることができる。
図5(b)は、上基板2のBB’部分の模式的な縦断面図である。上基板2の液晶5側の表面には、カラーフィルター層16、透光性の液晶駆動用電極14b、液晶分子の配向用の配向膜22が順に積層されている。カラーフィルター層16は、下基板3に形成する液晶駆動用電極14aの対向する位置に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)からなるフィルター層が形成され、これらの間隙やその他の領域には黒色の遮光層により覆われている。黒色遮光層は光の漏れを防止するために形成されている。各色のフィルター層は、顔料を含有した又は染料により染色された感光性樹脂を基板表面に塗布し、露光及び現像してパターン化した。液晶駆動用電極14bは、スパッタリングや蒸着法によりITO等からなる透明導電膜を堆積して形成した。配向膜22は、有機材料、例えばポリイミドを基板表面に塗布し、表面をラビングして形成した。或いは、無機材料、例えばシリコン酸化膜の斜方蒸着を行って形成することができる。
なお、本実施例では、6個の透明電極6を形成しているが、更に多数の電極を形成してもよい。その場合に、各透明電極6は上基板2の端部に電極を引出すようにすればよい。
図6(a)は、第1実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1の下基板3の模式的な上面図であり、液晶パネルに組み立てる前の状態を表す。下基板3の液晶側の表面には、下基板3の端部側に露出する配線電極10x、下基板3の下辺部に集約されるタッチセンサ用電極端子12、配線電極10xとタッチセンサ用電極端子12とを電気的に接続する配線電極10yが形成されている。下基板3の下辺部には、ドライバIC19に信号を供給するための駆動用電極端子11が、タッチセンサ用電極端子12とともに集約的に形成されている。上基板2と張り合わせ、液晶5を封入するためのシール部4が下基板3の外周に沿って、表示領域24を囲むように形成されている。
配線電極10xは、シール部4の下面から下基板3の端部にかけて形成されている。配線電極10xは、ITO等の金属酸化物からなる電極であり、スパッタ法や蒸着法により形成することができる。配線電極10yは表示領域24の外側の領域に形成されている。配線電極10yは、スパッタ法や蒸着法により金属膜を堆積し、パターニングして形成した。シール部4は接着材からなり、スクリーン印刷により形成した。なお、表示領域24には画素電極、この画素電極に電荷を供給するTFT、このTFTを駆動するための配線等が形成されているが、図では省略している。
図6(b)は、下基板3のCC’部分の模式的な縦断面図である。配線電極10yは、下基板3の表面に形成され、その上に層間絶縁膜15が形成され、その上に配線電極10x、シール部4、液晶駆動用電極14aが形成され、その上に配向膜22aが形成されている。配線電極10xと配線電極10yとは、層間絶縁膜15に形成したコンタクトホールを介して電気的に接続する。シール部4の外側は外気に晒されるが、この外気に晒される配線電極10xはITO等の金属酸化物で形成したので、腐食等による断線が発生し難い。また、金属膜からなる配線電極10yは表示領域24の外側に形成したので、表示画像の透過光を遮蔽する等の影響を及ぼさない。また、配線電極10yは全面が層間絶縁膜15により覆われているので、酸化や腐食による断線が発生し難い。また、駆動用電極端子11とタッチセンサ用電極端子12とを下基板3の下辺部に集約的に形成したので、図2に示したように1枚のフレキシブル基板13により外部回路と接続することができる。
なお、液晶駆動用電極14aとして通常ITO等からなる透明導電膜を使用するので、配線電極10xと液晶駆動用電極14bと同時に形成することができる。また、液晶駆動用としてTFTを形成する場合は、TFTを構成する金属電極と配線電極10yとを同時に形成することができる。その結果、下基板3の形成にタッチセンサ用として新たな工程を必要としないので、製造コストの増加を抑えることができる。
図7(a)は、下基板3と上基板2とを貼り合わせて組立が完了したタッチセンサ機能付液晶表示装置1の模式的な斜視図(上偏光板17は省略)であり、図7(b)は、そのDD’部分の模式的な縦断面図である。上基板2の端部に延在する透明電極6aと、下基板3の端部の層間絶縁膜15上に形成した配線電極10axとが、導電材9aにより電気的に接続され、同様に、透明電極6bと配線電極10bxとが導電材9bにより電気的に接続されている。他の透明電極6も同様である。
導電材9として、導電性ポリマーを使用した。より具体的には、導電性ポリマーをアルコール等の有機溶媒に分散させる。この導電性ポリマーを上基板2の端部にディスペンサにより塗布し、毛細管現象により下基板3と上基板2の間隙(通常は約5μmである)に浸透させる。その後、乾燥又は焼成を行って有機溶剤を蒸発させ、残留した導電性ポリマーにより透明電極6と配線電極10xとを電気的に接続する。また、導電性ポリマーに代えて、有機溶剤に希釈された導電性粒子を用いることができる。この場合も、上記と同様の工程により、透明電極6と配線電極10xとを電気的に接続することができる。導電性粒子として、Cu、Ag、Au、ITOなどを使用することができる。ITO粒子は信頼性が高いので、より好適である。
上基板2の上面に上偏光板17が、下基板3の下面に下偏光板18が貼り付けられている。下基板3の下辺部の表面8には、フレキシブル基板13が接着されている。タッチセンサ用電極端子12と駆動用電極端子11は集約的に形成されているので、1枚のフレキシブル基板13により、外部回路と電気的に接続することができる。その他の構成は既に説明したので、説明を省略する。
(第2実施例)
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を、図8に基づいて説明する。図8(a)は、その模式的な斜視図であり、(b)はEE’部分の模式的な縦断面図である。本実施例の液晶表示装置は横電界により駆動されるインプレーン方式である。
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を、図8に基づいて説明する。図8(a)は、その模式的な斜視図であり、(b)はEE’部分の模式的な縦断面図である。本実施例の液晶表示装置は横電界により駆動されるインプレーン方式である。
図8(a)に示すように、上基板2の外側の表面7には、電気的に分離する6個のタッチセンサ用の透明電極6が形成されている。各透明電極6は、互いに狭い間隙をもって分離している。上基板2の液晶層側の表面には、カラーフィルター層16と、配向膜22bが積層して形成されている。インプレーン方式なので、上基板2の液晶層側には液晶駆動用電極を形成する必要がない。また、下基板3の層間絶縁膜15の上に形成される液晶駆動用電極14aは、液晶5に対して横方向に電界を印加することができるように構成されている。その他の構成は、第1実施例と同様なので、説明を省略する。
インプレーン方式の液晶表示装置は、上基板2の液晶5側に透明電極が形成されていないので、外部から静電気等が印加されると、液晶の配向が乱されやすい。そこで、本実施例では、タッチセンサ用の複数の透明電極6が上基板2の表面に隙間を狭くして形成されている。これにより、外部から印加される静電気は透明電極6により遮蔽される。即ち、透明電極6は、タッチセンサとしての検出手段とともに静電気を遮蔽する遮蔽手段としても機能する。
(第3実施例)
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を、図9に基づいて説明する。図9(a)は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の模式的な縦断面図であり、(b)は、タッチセンサ部に形成される容量を説明するための図である。第1実施例と異なる部分は、上偏光板17の上に透明基板23が貼り付けられている点である。その他の構成は、第1実施例において既に説明したので、説明を省略する。
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置1を、図9に基づいて説明する。図9(a)は、タッチセンサ機能付液晶表示装置1の模式的な縦断面図であり、(b)は、タッチセンサ部に形成される容量を説明するための図である。第1実施例と異なる部分は、上偏光板17の上に透明基板23が貼り付けられている点である。その他の構成は、第1実施例において既に説明したので、説明を省略する。
透明基板23は、ガラスや透光性樹脂により形成され、液晶表示装置のカバーガラスとして機能する。透明基板23は上偏光板17に図示しない光学接着剤により直接前面が接着されている。そのために、外部からの衝撃や表示面への落下物に対する強度が補強される。しかも、透明基板23と上偏光板17との間の隙間はきわめて狭いので、タッチセンサを構成しているにもかかわらず、全体の厚さを薄く形成することができる。更に、透明基板23を上偏光板17に光学接着剤を介して直接接着したので空気層が除去され、空気層との界面反射による反射損を低減させている。その結果、明るい画像を表示することができる。
図9(b)に示すように、指を透明基板23の表面に触れることにより、指と透明電極6との間に上偏光板17に基づく容量C1、透明基板23に基づく容量C2が直列に構成される。透明基板23を設置することにより、指と透明電極6との間の距離が拡大し、容量の大きさは低下する。しかし、透明基板23を設置することにより、指と透明電極6との間の距離が固定されるので、指を透明基板23に触れたときに検出する電圧Vsは、ばらつきが少なくなる。これによ、指がタッチした電極を確実に特定することができる。
本発明によるタッチセンサ機能付液晶表示装置1は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、PDA等に使用するのが好適である。また、ATM、券売機、自動販売機やリモコンなどの多様な情報端末に適用することができる。人間の指のサイズを考慮すれば、指のサイズよりも高精細な位置検出手段を設けることは、過剰スペックとなる。従って、本発明のタッチセンサ用の透明電極6でも、その機能を十分果たすことができる。
1 タッチセンサ機能付液晶表示装置
2 上基板
3 下基板
4 シール部
5 液晶
6 透明電極
7 外側の表面
8 液晶側の表面
9 導電材
10 配線電極
11 駆動用電極端子
12 タッチセンサ用電極端子
13 フレキシブル基板
14 液晶駆動用電極
15 層間絶縁膜
16 カラーフィルター層
17 上偏光板
18 下偏光板
2 上基板
3 下基板
4 シール部
5 液晶
6 透明電極
7 外側の表面
8 液晶側の表面
9 導電材
10 配線電極
11 駆動用電極端子
12 タッチセンサ用電極端子
13 フレキシブル基板
14 液晶駆動用電極
15 層間絶縁膜
16 カラーフィルター層
17 上偏光板
18 下偏光板
Claims (7)
- 透光性の上基板と、
前記上基板にシール部により間隙を設けて貼り合わされた下基板と、
前記シール部の内側の前記間隙に充填された液晶と、
前記上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極と、
前記下基板の前記液晶の側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極と、
前記複数のタッチセンサ用の透明電極の夫々と前記複数の配線電極の夫々とを前記上基板の側面を介して電気的に接続する導電材と、を備えることを特徴とするタッチセンサ機能付液晶表示装置。 - 前記下基板の周辺部であって前記液晶側の表面には、液晶駆動用の電極端子と前記配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子が設けられ、
前記液晶駆動用の電極端子と前記タッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えていることを特徴とする請求項1に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。 - 前記配線電極は、前記下基板の液晶側の表面であって前記シール部の外側から内側に跨って形成され、前記導電材が電気的に接続する領域は金属酸化物からなる透明電極により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
- 前記タッチセンサ用の透明電極の上に上偏光板が設置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
- 前記上偏光板の上には透光性接着材により透明基板が接着されていることを特徴とする請求項4に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
- 前記上基板の前記液晶側の表面にカラーフィルター層が形成され、
前記下基板の前記液晶側の表面に液晶を駆動するためのTFTが形成されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。 - 前記液晶は、横電界によるインプレーン方式により駆動されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
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