JP2011141556A - 液晶表示パネル及び関連の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルなしでもタッチ指令を受信できる液晶表示パネル及び関連の表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルは、第一基板と、第一基板に平行してこれと向き合う第二基板と、第一基板に設けられる第一電極と、第一電極に設けられる第一絶縁層と、第二基板に設けられ、第一領域と第二領域を備える第二電極と、第二基板に設けられ、第二電極の第二領域とギャップで隔てられる第三領域、及び第四領域を備える第三電極と、第二電極の第一領域及び第三電極の第四領域に設けられる第二絶縁層と、第一絶縁層の前記ギャップに対応する箇所に設けられる導体とを含む。
【選択図】図４

Description

この発明は液晶表示装置に関し、特にタッチ指令を受信できる液晶表示装置に関する。

技術の革新に伴い、大量の情報がデジタル形式で交換、整理、保存されるようになり、デジタルデータを処理する電子装置も情報化社会に欠かせない道具となっている。ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）など小型、軽量かつ機動性に富む携帯型電子装置を利用すれば、デジタルデータを随時に検索、閲覧、保存することができる。小型かつ軽量を特長とする携帯型電子装置は、キーボードやマウスなど従来の入力装置を収納する空間がないので、ＭＭＩ（マンマシンインターフェイス）としてタッチパネルを多用している。タッチパネルは押圧されると、押圧位置（または圧力の大きさ）に基づいて個々の制御指令を判断し、携帯型電子装置を制御することができる。

携帯型電子装置は液晶表示パネルを表示装置として利用することが多い。タッチパネルは抵抗膜式、静電容量式、弾性表面波式、光学式に分かれる。図１を参照する。図１は従来の液晶表示装置１０を表す説明図である。液晶表示装置１０は液晶表示パネル１１０と、抵抗膜式タッチパネル１２０を含む。抵抗膜式タッチパネル１２０と液晶表示パネル１１０は接着層１４０を介して結合されている。液晶表示パネル１１０は第一基板１１２と、第一電極１１４と、液晶層１１５と、第二電極１１６と、第二基板１１８とを含み、抵抗膜式タッチパネル１２０は基板１２２と、下部透明導電薄膜１２４と、複数のドットスペーサ１２５と、上部透明導電薄膜１２６と、接続層１２７と、ＰＥＴ（テレフタル酸ポリエチレン）層１２８と、導線１３０とを含む。接続層１２７は上部透明導電薄膜１２６と下部透明導電薄膜１２４の間に設けられ、ドットスペーサ１２５は上部透明導電薄膜１２６と下部透明導電薄膜１２４の間にアレイ状に設けられている。ＰＥＴ層１２８を指、ペンやその他の入力道具で押圧すると、上部透明導電薄膜１２６と下部透明導電薄膜１２４は押圧点に対応するところで相互に接触し、それによって相応の電圧が生成する。そして、この電圧が導線１３０を介して中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）に送信され、ユーザーによる指令が正確に判断される。接着層１４０で抵抗膜式タッチパネル１２０と液晶表示パネル１１０に結合する従来の液晶表示装置１０では、多数の素子が積層されるので、サイズ、重量ないしコストを削減するのが困難であるのみならず、輝度やコントラストなど光学性能も期待通りにならない。

図２を参照する。図２は特許文献１に掲げられる液晶表示装置２０を表す説明図である。液晶表示装置２０は複数のデータラインと、複数のゲートラインと、複数の検知信号ラインと、複数の画素を含む。説明を簡素化するため、図２は１本のデータラインＤＬと、１本のゲートラインＧＬと、検知信号ラインＰｊ、Ｓｉ、Ｐｓｄと、１個の画素ＰＸのみ示すとする。画素ＰＸは表示ユニットＤＣと検知ユニットＳＣを備える。データラインＤＬとゲートラインＧＬに結合される表示ユニットＤＣは、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）スイッチＴＦＴ１と、液晶コンデンサＣＬＣと、保存コンデンサＣＳＴとを含み、検知信号ラインＰｊ、Ｓｉ、Ｐｓｄに結合される検知ユニットＳＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ２、ＴＦＴ３と、可変コンデンサＣｖとを含む。液晶表示装置２０に触れて指令を入力すると、可変コンデンサＣＶの値が変化するとともに、ＴＦＴスイッチＴＦＴ３のゲート電圧も変化する。ＴＦＴスイッチＴＦＴ３を導通させると、押圧点の軌跡に関連する信号が導通したＴＦＴスイッチＴＦＴ３と検知信号ラインＰｓｄを介してＣＰＵ（非表示）に送信され、当該タッチ指令が判断される。従来の液晶表示装置２０では、可変コンデンサＣＶの値がタッチ指令を入力する際の押圧力に依存する。ＴＦＴスイッチＴＦＴ３のゲート電圧が直接制御されることができないので、残留電荷がタッチ指令に対応する信号を分かりにくくさせ、異なるタッチ指令を正確に識別する能力に影響を与える。

図３を参照する。図３は特許文献２に掲げられる液晶表示装置３０を表す説明図である。液晶表示装置３０は第一基板１１２と、第一電極１１４と、液晶層１１５と、第二電極１１６と、第二基板１１８とを含む。第二基板１１８に設けられる第二電極１１６には複数の画素ＰＸが定められている。第二基板１１８は更に複数のフォトダイオードＰＤを含む。光源１５０（例えば光学ペン）で信号を入力すると、フォトダイオードＰＤは当該光学信号を検知し、ＣＰＵ（図示せず）に送信し、入力指令を判別する。しかし、外部光源による入力信号をフォトダイオードＰＤで検出する従来の液晶表示装置３０は、タッチ指令に対応する入力信号を識別することができない。

米国特許公開第2006/0017710号公報 米国特許公開第2004/0169625号公報

本発明の目的は、タッチパネルなしでもタッチ指令を受信できる液晶表示パネル及び関連の表示装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、この発明は液晶表示パネルを提供する。該液晶表示パネルは、第一基板と、第一基板に平行してこれと向き合う第二基板と、第一基板に設けられる第一電極と、第一電極に設けられる第一絶縁層と、第二基板に設けられ、第一領域と第二領域を備える第二電極と、第二基板に設けられ、第二電極の第二領域とギャップで隔てられる第三領域、及び第四領域を備える第三電極と、第二電極の第一領域及び第三電極の第四領域に設けられる第二絶縁層と、第一絶縁層のギャップに対応する箇所に設けられる導体とを含む。

また、この発明による液晶表示パネルは、第一基板と、第一基板に平行してこれと向き合う第二基板と、第一基板に設けられる第一電極と、第一電極に設けられる導体と、第一電極の導体以外の領域に設けられる第一絶縁層と、第二基板の、前記導体に対応する領域に設けられ、第一領域と第二領域を備える第二電極と、第二電極の第二領域に設けられる第二絶縁層とを含む。そのうち、前記導体と第二電極の第一領域は、第一基板と第二基板が押圧により接近するときに接触する。

また、この発明による液晶表示パネルは、第一基板と、第一基板に平行して対向する第二基板と、第一基板に設けられる第一電極と、第一電極に設けられ、突出構造を有する導体と、第一電極の、前記突出構造以外の領域に設けられる第一絶縁層と、第二基板の、前記導体の突出構造に対応する領域に設けられ、第一領域と第二領域を有する第二電極と、第二電極の第二領域に設けられる第二絶縁層とを含み、そのうち、前記導体の突出構造は、第一基板と第二基板が押圧により互いに接近する時に、第二電極の第一領域に接触する。

この発明は更に液晶表示パネルと信号処理回路を含む液晶表示装置を提供する。そのうち液晶表示パネルは、液晶表示装置に表示される画像に関連するデータ信号を伝送する複数のデータラインと、スキャン信号を伝送する複数のゲートラインと、第一バイアス電圧に結合される第一検知信号ラインと、第二バイアス電圧に結合される第二検知信号ラインと、相応のデータライン及びゲートラインに結合され、相応のゲートラインからのスキャン信号、及び相応のデータラインからのデータ信号に基づいて画像を表示する表示ユニットと、第二検知信号ラインに結合される検知ユニットとを含み、そのうち、検知ユニットは、タッチ指令に基づいて第一検知信号ラインに電気的に接続され、又は、第一検知信号ラインから電気的に絶縁され、信号処理回路は、第二検知信号ラインに結合され、第二検知信号ラインの出力信号が変動するときに相応の出力信号を生成する。

また、この発明による液晶表示装置は液晶表示パネルと信号処理回路を含む。そのうち液晶表示パネルは、液晶表示装置に表示される画像に関連するデータ信号を伝送する複数のデータラインと、スキャン信号を伝送する複数のゲートラインと、検知信号ラインと、相応のデータライン及びゲートラインに結合され、相応のゲートラインからのスキャン信号、及び相応のデータラインからのデータ信号に基づいて画像を表示する表示ユニットと、タッチ指令に基づいて検知信号ラインに結合される検知ユニットとを含む。信号処理回路は検知信号ラインに結合され、検知信号ラインの出力信号が変動するときに相応の出力信号を生成する。

タッチパネルなしでもタッチ指令を受信できる液晶表示パネル及び関連の表示装置を提供する。

かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。

従来の液晶表示装置を表す説明図である。 特許文献１に掲げられる液晶表示装置を表す説明図である。 特許文献２に掲げられる液晶表示装置３０を表す説明図である。 本発明の実施例１による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例１による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例１による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図である。 本発明の実施例１による液晶表示装置にタッチ指令が受信された場合の等価回路図である。 本発明の実施例２による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例２による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例３による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例３による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例４による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例４による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例３から実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図である。 本発明の実施例３から実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信された場合の等価回路図である。 本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図である。 本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。 本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図である。 本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信された場合の等価回路図である。

図４と図５を参照する。図４は本発明の実施例１による液晶表示装置１００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図５は本発明の実施例１による液晶表示装置１００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置１００は第一基板１１と、第二基板２１と、第一絶縁層３１と、第二絶縁層４１と、第一電極５１と、第二電極６１と、第三電極７１と、導体８１と、液晶層９１とを含む。液晶層９１は第一基板１１と第二基板２１の間に設けられ、印加電圧によって液晶分子を回転させることにより、種々の光透過率と屈折率を有する入射光を提供し、異なるグレースケールの画像を表示する。第一基板１１に設けられ共通電極とされる第一電極５１は、液晶表示装置１００の動作に必要な共通電圧を提供する。導体８１と第一電極５１は第一絶縁層３１で隔てられ、電気的に分離している。第二電極６１と第三電極７１は相互に接続されないように第二基板２１に設けられ、両者間にはギャップがあり、ギャップの中央部は第一基板１１の導体８１の中央部に対応する。第二絶縁層４１は第二電極６１と第三電極７１の上の所定領域、及び第二基板２１のギャップに対応する領域に設けられ、第二電極６１と第三電極７１のギャップに近いところには第二絶縁層４１に被覆されない露出領域が設けられている。言い換えれば、第二電極６１は所定領域が液晶層９１と第二絶縁層４１で隔てられる一方、露出領域が液晶層９１と接触している。同じく、第三電極７１は所定領域が液晶層９１と第二絶縁層４１で隔てられる一方、露出領域が液晶層９１と接触している。液晶表示装置１００の導体８１は、金、銅でつくった球状のもの、またはその他の形状を呈し、その他の導電材料からなるものであり、第一電極５１、第二電極６１、第三電極７１はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）またはその他の導電材料でつくられる。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置１００の第二電極６１と第三電極７１は図４に示すように電気的に分離している。指令やデータが入力される時に、押圧力が第一基板１１に加えられる。押圧により第一基板１１と第二基板２１間の距離が縮小し、導体８１が第二電極６１と第三電極７１の露出領域に同時に接触するようになる。そうなると、第二電極６１と第三電極７１は図５に示すように、導体８１を介して相互に電気的に接続されるようになる。

図６と図７を参照する。図６は本発明の実施例１による液晶表示装置１００にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図（図４対応）であり、図７は本発明の実施例１による液晶表示装置１００にタッチ指令が受信された場合の等価回路図（図５対応）である。図６と図７は液晶表示装置１００の中の一画素ＰＸを例にして説明する。画素ＰＸは表示ユニットＤＣと検知ユニットＳＣを備える。相応のデータラインＤＬとゲートラインＧＬｉに結合される表示ユニットＤＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ１、液晶コンデンサＣＬＣ及び保存コンデンサＣＳＴ１を含み、相応の検知信号ラインＳＬｉとＳＬｏに結合される検知ユニットＳＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ２と保存コンデンサＣＳＴ２を含む。端子Ａは第二電極６１の露出領域に対応し、端子Ｂは第三電極７１の露出領域に対応する。液晶表示装置１００の検知信号ラインＳＬｉは電圧Ｖｉに結合され、検知信号ラインＳＬｏは電圧Ｖｒｅｆに結合されている。図６と図７に示す液晶表示装置１００は更に積分回路のような信号処理回路５０を含む。例えば、信号処理回路５０は演算増幅器ＯＰと、コンデンサＣと、リセットスイッチＳＷと、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣを含み、電圧ＶｏとＶｒｅｆに基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを生成することができる。

タッチ指令が入力されていないとき、第二電極６１と第三電極７１は電気的に分離しており（図４参照）、この場合の液晶表示装置１００の等価回路は図６に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が開回路となっているため、電圧Ｖｉは保存コンデンサＣＳＴ２に送られない。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルは電圧Ｖｒｅｆのレベルに維持される。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が同じ電圧レベル（Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０が電流の変化を検出できなくなる。それに対し、タッチ指令が入力されると、第二電極６１と第三電極７１は導体８１を介して電気的に接続されるようになり（図５参照）、この場合の液晶表示装置１００の等価回路は図７に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が短絡するため、電圧Ｖｉは保存コンデンサＣＳＴ２に送られ、その電位を変化させる。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルも変化する。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が異なる電圧レベル（Ｖｏ≠Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０が電圧差に基づいてタッチ指令による電流の変化を検出できる。

図８と図９を参照する。図８は本発明の実施例２による液晶表示装置２００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図９は本発明の実施例２による液晶表示装置２００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置２００は第一基板１２と、第二基板２２と、第一絶縁層３２と、第二絶縁層４２と、第一電極５２と、第二電極６２と、第三電極７２と、突起ＰＳと、液晶層９２とを含む。液晶層９２は第一基板１２と第二基板２２の間に設けられ、印加電圧によって液晶分子を回転させることにより、種々の光透過率と屈折率を有する入射光を提供し、異なるグレースケールの画像を表示する。第一基板１２に設けられて共通電極とされる第一電極５２は、液晶表示装置２００の動作に必要な共通電圧を提供する。突起ＰＳと第一電極５２は第一絶縁層３２で隔てられ、電気的に分離している。突起ＰＳは、遮光材料を含み、液晶表示装置２００の画素間に生じる光漏れを防ぐことができる。実施例２では、突起ＰＳには更に導体８２が設けられている。第二電極６２と第三電極７２は、共に第二基板に設けられるが、ギャップで隔てられて互いに接触しない。ギャップの中央部は突起ＰＳの導体８２の中央部に対応する。第二絶縁層４２は第二電極６２と第三電極７２の所定領域、及び第二基板２２のギャップに対応する領域に設けられ、第二電極６２と第三電極７２のギャップに近いところには第二絶縁層４２に被覆されない露出領域が設けられている。言い換えれば、第二電極６２は所定領域が液晶層９２と第二絶縁層４２で隔てられる一方、露出領域が液晶層９２と接触している。同じく、第三電極７１は所定領域が液晶層９１と第二絶縁層４２で隔てられる一方、露出領域が液晶層９１と接触している。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置２００の第二電極６２と第三電極７２は図８に示すように電気的に分離している。この場合、液晶表示装置２００の等価回路は図６に示すとおりである。押圧により指令やデータが入力されるとき、押圧力が第一基板１２に加えられる。押圧により第一基板１２と第二基板２２間の距離が縮小し、突起ＰＳに設けられる導体８２が第二電極６２と第三電極７２の露出領域に同時に接触するようになる。そうなると、第二電極６２と第三電極７２は図９に示すように、導体８２を介して相互に電気的に接続されるようになる。この場合、液晶表示装置２００の等価回路は図７に示すとおりである。

図１０と図１１を参照する。図１０は本発明の実施例３による液晶表示装置３００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図１１は本発明の実施例３による液晶表示装置３００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置３００は第一基板１３と、第二基板２３と、第一絶縁層３３と、第二絶縁層４３と、第一電極５３と、第二電極６３と、第三電極７３と、導体８３と、液晶層９３とを含む。実施例１による液晶表示装置１００では、図４に示すように、導体８１と第一電極５１が第一絶縁層３１で隔てられ、電気的に分離している。それと比べ、実施例３による液晶表示装置３００では、図１０に示すように、導体８３が第一電極５３に直接設けられているので、両者とも共通電圧の電位を有する。接触面を備える第二電極６３は第二基板２３の導体８３に対応するところに設けられ、第三電極６３は第二電極６３と接触しないように第二基板２３に設けられている。第一絶縁層３３は第一電極５３の導体８３と接する箇所以外の領域に設けられ、第二絶縁層４３は第三電極７３と、第二電極６３の接触面以外の領域に設けられている。液晶表示装置３００の導体８３は、金、銅でつくった球状のもの、またはその他の形状を呈し、その他の導電材料からなるものであり、第一電極５３、第二電極６３、第三電極７３はＩＴＯまたはその他の導電材料でつくられる。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置３００の導体８３と第二電極６３は図１０に示すように電気的に分離している。押圧により指令やデータが入力されるとき、押圧力が第一基板１３に加えられる。押圧により第一基板１３と第二基板２３間の距離が縮小し、導体８３が第二電極６３の接触面に接触するようになる。そうなると、第一電極５３と第二電極６３は図１１に示すように、導体８３を介して相互に電気的に接続されるようになる。

図１２と図１３を参照する。図１２は本発明の実施例４による液晶表示装置４００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図１３は本発明の実施例４による液晶表示装置４００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置４００は第一基板１４と、第二基板２４と、第一絶縁層３４と、第二絶縁層４４と、第一電極５４と、第二電極６４と、第三電極７４と、液晶層９４とを含む。実施例４による液晶表示装置４００は実施例３による液晶表示装置３００とほぼ同様な構造を有し、相違点は、液晶表示装置３００の導体８３が第一電極５３に別途に設けられるのに対し、液晶表示装置４００の第一電極５４自体が突出部８４を備えることである。実施例４では、まずエッチングプロセスで第一電極５４に突出部８４を定め、第一電極５４に第一絶縁層３４を形成し、更に突出部８４を覆う第一絶縁層３４を除去し、突出部８４と液晶層９４を接触させることで、上記構造を作成する。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置４００の第一電極５４と第二電極６４は図１２に示すように電気的に分離している。押圧により指令やデータが入力されるとき、押圧力が第一基板１４に加えられる。押圧により第一基板１４と第二基板２４間の距離が縮小し、第一電極５４の突出部８４が第二電極６４の接触面に接触するようになる。そうなると、第一電極５４と第二電極６４は図１３に示すように相互に電気的に接続されるようになる。

図１４と図１５を参照する。図１４は本発明の実施例５による液晶表示装置５００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図１５は本発明の実施例５による液晶表示装置５００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置５００は、第一基板１５と、第二基板２５と、第一絶縁層３５と、第二絶縁層４５と、第一電極５５と、第二電極６５と、第三電極７５と、液晶層９５とを含む。実施例５による液晶表示装置５００は実施例４による液晶表示装置４００とほぼ同様な構造を有し、相違点は、実施例４による液晶表示装置４００の第一電極５４が突出部８４を有するのに対し、実施例５による液晶表示装置５００において、第一電極５５の突出部８５を定めるためのスペーサ５を更に含むことである。実施例５において、第一電極５５を設置する前に、まず、スペーサ５を第一基板１５の所定の領域に設け、これによって、第一電極５５は突出部８５を含む。続いて第一電極５５に第一絶縁層３５を形成し、更に突出部８５を覆う第一絶縁層３５を除去し、突出部８５と液晶層９５を接触させ、上記構造を作成する。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置５００の第一電極５５と第二電極６５は図１４に示すように電気的に分離している。タッチ指令により指令やデータが入力されるとき、押圧力が第一基板１５に加えられる。押圧により第一基板１５と第二基板２５間の距離が縮小し、第一電極５５の突出部８５が第二電極６５の接触面に接触するようになる。そうなると、第一電極５５と第二電極６５は図１５に示すように相互に電気的に接続されるようになる。

図１６と図１７を参照する。図１６は本発明の実施例３から実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図（図１０、図１２、図１４対応）であり、図１７は本発明の実施例３から実施例５による液晶表示装置にタッチ指令が受信された場合の等価回路図（図１１、図１３、図１５対応）である。図１６と図１７は液晶表示装置の中の一画素ＰＸを例にして説明する。画素ＰＸは表示ユニットＤＣと検知ユニットＳＣを備える。相応のデータラインＤＬとゲートラインＧＬｉに結合される表示ユニットＤＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ１、液晶コンデンサＣＬＣ及び保存コンデンサＣＳＴ１を含み、相応の検知信号ラインＳＬｏに結合される検知ユニットＳＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ２と保存コンデンサＣＳＴ２を含む。端子Ａは導体８３、第一電極５４の突出部８４または第一電極５５の突出部８５に対応し、端子Ｂは第二電極６３、６４または６５に対応する。図１６と図１７に示す液晶表示装置は更に積分回路のような信号処理回路５０を含む。信号処理回路５０は演算増幅器ＯＰと、コンデンサＣと、リセットスイッチＳＷと、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣを含み、電圧ＶｏとＶｒｅｆに基づいて相応の出力電圧Ｖｏｕｔを生成することができる。

タッチ指令が入力されていないとき、第一電極５３−５５と第二電極６３−６５は電気的に分離しており（図１０、図１２、図１４参照）、この場合の液晶表示装置３００、４００、５００の等価回路は図１６に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が開回路となっているため、共通電圧Ｖｃｏｍは保存コンデンサＣＳＴ２に送られない。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルが電圧Ｖｒｅｆのレベルに維持される。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が同じ電圧レベル（Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０は電流の変化を検出できなくなる。それに対し、タッチ指令が入力されると、第一電極５３−５５はそれぞれ第二電極６３−６５と電気的に接続されるようになり（図１１、図１３、図１５参照）、この場合の液晶表示装置３００、４００、５００の等価回路は図１７に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が短絡するため、共通電圧Ｖｃｏｍは保存コンデンサＣＳＴ２に送られ、その電位を変化させる。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルも変化する。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が異なる電圧レベル（Ｖｏ≠Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０が電圧差に基づいてタッチ指令による電流の変化を検出できる。

図１８と図１９を参照する。図１８は本発明の実施例６による液晶表示装置６００にタッチ指令が受信されていない状態を表す断面図であり、図１９は本発明の実施例６による液晶表示装置６００にタッチ指令が受信された状態を表す断面図である。液晶表示装置６００は第一基板１６と、第二基板２６と、第一絶縁層３６と、第二絶縁層４６と、第一電極５６と、第二電極６６と、第三電極７６と、導体８６と、液晶層９６と、バイアス電極６とを含む。実施例６による液晶表示装置６００は実施例３による液晶表示装置３００とほぼ同様な構造を有し、相違点は、実施例３による液晶表示装置３００の導体８３が第一電極５３に設けられるのに対して、実施例６による液晶表示装置６００において、導体８６がバイアス電極６に設けられることである。バイアス電極６は、共通電圧レベルと異なる電圧レベルを有するバイアス電圧ＶＢＩＡＳを受け入れることができ、ＩＴＯやその他の導電材料からなっても良い。

押圧により指令やデータが入力されていない場合、液晶表示装置６００の導体８６と第二電極６６は図１８に示すように電気的に分離している。押圧により指令やデータが入力されるとき、押圧力が第一基板１６に加えられる。押圧により第一基板１６と第二基板２６間の距離が縮小し、導体８６が第二電極６６の接触面に接触するようになる。そうなると、バイアス電極６と第二電極６６は図１９に示すように相互に電気的に接続されるようになる。

図２０と図２１を参照する。図２０は本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信されていない場合の等価回路図（図１８対応）であり、図２１は本発明の実施例６による液晶表示装置にタッチ指令が受信された場合の等価回路図（図１９対応）である。図２０と図２１は液晶表示装置の中の一画素ＰＸを例にして説明する。画素ＰＸは表示ユニットＤＣと検知ユニットＳＣを備える。相応のデータラインＤＬとゲートラインＧＬｉに結合される表示ユニットＤＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ１、液晶コンデンサＣＬＣ及び保存コンデンサＣＳＴ１を含み、相応の検知信号ラインＳＬｏに結合される検知ユニットＳＣは、ＴＦＴスイッチＴＦＴ２と保存コンデンサＣＳＴ２を含む。端子Ａは導体８６に対応し、端子Ｂは第二電極６６に対応する。図２０と図２１に示す液晶表示装置は更に積分回路のような信号処理回路５０を含む。信号処理回路５０は演算増幅器ＯＰと、コンデンサＣと、リセットスイッチＳＷと、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣを含み、電圧ＶｏとＶｒｅｆに基づいて相応の出力電圧Ｖｏｕｔを生成することができる。

タッチ指令が入力されていないとき、バイアス電極６と第二電極６６は電気的に分離しており（図１８参照）、この場合の液晶表示装置６００の等価回路は図２０に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が開回路となっているため、バイアス電極６の電圧ＶＢＩＡＳは保存コンデンサＣＳＴ２に送られない。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルは電圧Ｖｒｅｆのレベルに維持される。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が同じ電圧レベル（Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０は電流の変化を検出できなくなる。それに対し、タッチ指令が受信されると、バイアス電極６と第二電極６６が導体８６により電気的に接続されるようになり（図１９参照）、この場合の液晶表示装置６００の等価回路は図２１に示すとおりである。端子Ａと端子Ｂの間が短絡するため、バイアス電極６の電圧ＶＢＩＡＳは保存コンデンサＣＳＴ２に送られ、その電位を変化させる。ＴＦＴスイッチＴＦＴ２がオンにされるとき、保存コンデンサＣＳＴ２のレベルも変化する。このような状況では、演算増幅器ＯＰの両入力端に受信される信号が異なる電圧レベル（Ｖｏ≠Ｖｒｅｆ）を有し、信号処理回路５０が電圧差に基づいてタッチ指令による電流の変化を検出できる。

この発明による液晶表示パネルは、タッチパネルなしでもタッチ指令を受信できるので、タッチパネル付きの従来の表示装置より安価で表示品質がよい。なお、この発明による液晶表示パネルは、相互に独立した２個の下電極や、上下両電極が導通するかどうかによって押圧の有無を判断するので、タッチ指令を正確に判断できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。

本発明は従来の液晶表示パネルの構造を、タッチ指令を受信できるように変更することができる。

５ スペーサ
６、５１−５５、６１−６５ 電極
１１４、１１６、７１−７５ 液晶表示装置
１０、２０、３０、１００、２００ 液晶表示装置
３００、４００、５００、６００ 液晶表示装置
１１−１５、２１−２５、１１２ 基板
１１８、１２２、３１−３５、４１−４５ 絶縁層
５０ 積分回路
８１−８３ 導体
８４、８５ 突出部
１００ 液晶表示パネル
１２０ 抵抗膜式タッチパネル
１２４、１２６ 透明導電薄膜
１２５ ドットスペーサ
１２７ 接続層
１２８ ＰＥＴ層
１３０ 導線
１４０ 接着層
１５０ 光源
ＡＤＣ アナログ／デジタル変換器
ＣＬＣ、ＣＳＴ１、ＣＳＴ２、ＣＶ、Ｃ コンデンサ
ＤＣ 表示ユニット
ＤＬ データライン
ＧＬ、ＧＬｉ、ＧＬｉ＋１ ゲートライン
ＯＰ 演算増幅器
ＰＤ フォトダイオード
Ｐｊ、Ｐｓｄ、Ｓｉ、ＳＬｉ、ＳＬｏ 検知信号ライン
ＰＳ 突起
ＰＸ 画素
ＳＣ 検知ユニット
ＳＷ、ＴＦＴ１−ＴＦＴ３ スイッチ

Claims (20)

1. 第一基板と、
   第一基板に平行して対向する第二基板と、
   第一基板に設けられ第一電極と、
   第一電極に設けられる第一絶縁層と、
   第二基板に設けられ、第一領域と第二領域を備える第二電極と、
   第二基板に設けられ、第二電極の第二領域とギャップによって隔てられる第三領域、及び第四領域を備える第三電極と、
   第二電極の第一領域及び第三電極の第四領域に設けられる第二絶縁層と、
   前記第一絶縁層の、前記ギャップに対応する領域に設けられる導体と、
   を含み、
   第一電極は、液晶表示装置の動作に必要な共通電圧を提供し、
   第一電極と前記導体は、第一絶縁層で隔てられ、電気的に分離し、
   第二電極は、第一領域が液晶層と第二絶縁層で隔てられる一方、第二領域が液晶層と接触し、
   第三電極は、第四領域が液晶層と第二絶縁層で隔てられる一方、第三領域が液晶層と接触し、
   前記導体は、押圧力により第一基板と第二基板が互いに接近するときに、第二電極の第二領域及び第三電極の第三領域に接触し、
   押圧により指令又はデータが入力されていない場合、第二電極と第三電極は電気的に分離し、押圧により指令又はデータが入力されるときに、押圧力が第一基板に加えられ、押圧により第一基板と第二基板間の距離が縮小し、導体が第二電極の第二領域及び第三電極の第三領域に同時に接触するようになり、第二電極と第三電極は、導体を介して相互に電気的に接続されるようになる、
   液晶表示パネル。
2. 前記導体と第一絶縁層の間に設けられるスペーサを更に含む、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 第二基板の、前記ギャップに対応する領域に設けられる第三絶縁層を更に含む、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
4. 第一絶縁層、第二の絶縁層及び第三の絶縁層のうち、少なくとも一つは、ポリイミド（ＰＩ）を含む、
   請求項３に記載の液晶表示パネル。
5. 第一電極、第二電極及び第三電極のうち、少なくとも一つは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
6. 前記導体は、銅、金またはその他の導電材料を含む、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
7. 前記導体は、球状である、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
8. 前記液晶層は、第一基板と第二基板の間に設けられる、
   請求項１に記載の液晶表示パネル。
9. 第一基板と、
   第一基板に平行して対向する第二基板と、
   第一基板に設けられる第一電極と、
   第一電極に設けられる導体と、
   第一電極の前記導体以外の領域に設けられる第一絶縁層と、
   第二基板の、前記導体に対応する領域に設けられ、第一領域と第二領域を備える第二電極と、
   第二電極の第二領域に設けられる第二絶縁層と、
   を含み、
   第一電極は、液晶表示装置の動作に必要な共通電圧を提供し、
   第二電極は、第二領域が液晶層と第二絶縁層で隔てられる一方、第一領域が液晶層と接触し、
   前記導体は、押圧力により第一基板と第二基板が互いに接近するときに、第二電極の第一領域に接触し、
   押圧により指令又はデータが入力されていない場合、導体と第二電極は電気的に分離し、押圧により指令又はデータが入力されるときに、押圧力が第一基板に加えられ、押圧により第一基板と第二基板間の距離が縮小し、導体が第二電極の接触面に接触するようになり、第一電極と第二電極は、導体を介して相互に電気的に接続されるようになる、
   液晶表示パネル。
10. 前記導体は銅、金またはその他の導電材料を含む、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
11. 第一電極と第一基板の間において前記導体に対応する位置に設けられるスペーサを更に含む、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
12. 第一絶縁層と第二絶縁層のうち、少なくとも一つは、ポリイミド（ＰＩ）を含む、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
13. 第一電極と第二電極のうち、少なくとも一つは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
14. 前記液晶層は、第一基板と第二基板の間に設けられる、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
15. 前記導体は、球状である、
    請求項９に記載の液晶表示パネル。
16. 第一基板と、
    第一基板に平行して対向する第二基板と、
    第一基板に設けられる第一電極と、
    第一電極に設けられ、突出構造を有する導体と、
    第一電極の前記突出構造以外の領域に設けられる第一絶縁層と、
    第二基板の、前記導体の突出構造に対応する領域に設けられ、第一領域と第二領域を有する第二電極と、
    第二電極の第二領域に設けられる第二絶縁層と、
    を含み、
    第一電極は、液晶表示装置の動作に必要な共通電圧を提供し、
    第二電極は、第二領域が液晶層と第二絶縁層で隔てられる一方、第一領域が液晶層と接触し、
    前記導体の突出構造は、押圧力により第一基板と第二基板が互いに接近するときに、第二電極の第一領域に接触し、
    押圧により指令又はデータが入力されていない場合、第一電極と第二電極は電気的に分離し、押圧により指令又はデータが入力されるときに、押圧力が第一基板に加えられ、押圧により第一基板と第二基板間の距離が縮小し、第一電極の突出部が第二電極の接触面に接触するようになり、第一電極と第二電極は、相互に電気的に接続されるようになる、
    液晶表示パネル。
17. 前記導体は、銅、金またはその他の導電材料を含む、
    請求項１６に記載の液晶表示パネル。
18. 第一絶縁層と第二絶縁層のうち、少なくとも一つは、ポリイミド（ＰＩ）を含む、
    請求項１６に記載の液晶表示パネル。
19. 第一電極と第二電極のうち、少なくとも一つは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む、
    請求項１６に記載の液晶表示パネル。
20. 前記液晶層は、第一基板と第二基板との間に設けられる、
    請求項１６に記載の液晶表示パネル。

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