JP2012520495A - 静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイは、第１電極層（２）と、第２電極層（３）とを含む。第１電極層（２）は、液晶ディスプレイパネル（１）の偏光板（１４）の上面に直接形成され、第２電極層（３）は、液晶ディスプレイパネル（１）の偏光板（１４）の下面に形成される。

Description

本発明は、タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイに関する。更に具体的には、静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイに関する。

種々の設計の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が、人々に一般的に使用されている。図１及び図２を参照して説明する。図１は、従来の液晶ディスプレイパネルの断面図であり、図２は、液晶ディスプレイモジュールの断面図である。図に示されるように、液晶ディスプレイパネル１は、液晶ディスプレイモジュール１０と、その上に取り付けられた保護層１１とを含む。

液晶ディスプレイモジュール１０は、下部偏光板１２と、下部基板１０１と、下部導電層１０２と、液晶層１０３と、上部導電層１０４と、カラーフィルタ１３と、上部基板１０５と、上部偏光板１４とを含む。

当業界は、操作を容易にすることができる、液晶ディスプレイパネル及びタッチ装置を一体化するある技術を開発した。初期段階では、タッチ装置は抵抗膜を含んでいる。物体がタッチ装置の表面にタッチすると、その物体によって発生された圧力は２つの抵抗膜を物理的に接触させ、それによりスイッチが入って、タッチ信号が、タッチされた位置を決定する処理のためにコントローラに送られる。しかし、長期間の使用で、抵抗膜は頻繁な加圧によって損傷を受ける傾向があり、それによりタッチした位置を正確に決定することが困難になる。

上述の抵抗膜を使用した設計での欠陥を克服するために、静電容量式タッチ装置が開発された。静電容量式タッチ装置は、２つのタッチ感知層と、その２つのタッチ感知層間に配置された中間層とを含む。従来の製造工程では、液晶ディスプレイパネル及び静電容量式タッチ装置は個別に生産され、その後に積み重ねられて互いに取り付けられる。ユーザは、指又はスタイラス（タッチペン）のような導電体を使用し、タッチ装置の表面に表示されたアイコンを選択して、操作又はデータの入力をすることができる。

しかし、タッチ装置の表面及び液晶ディスプレイパネルの表面に、保護層を別々に取り付けることが必要とされる。保護層は、主としてガラスから作られる。その結果、２つの保護層の使用は、製造のために大量の材料の消費を必要とする。加えて、上述のように、タッチ装置及び液晶ディスプレイは、個別に製造され、その後に積み重ねられて互いに接着される。このような組立工程は、複雑であり、時間が掛かるとともに、不良品も生産しがちである。更に、この方法で製造された製品は、本質的に大きな厚みを有し、その厚みは装置全体を更に薄くすることを困難にする。

本発明の目的は、追加の基板を必要としない、一体化された静電容量式タッチ装置を有する液晶ディスプレイを提供することである。このようにして装置の厚さの更なる低減が達成できる。

本発明の液晶ディスプレイは、一つの実施態様では、液晶ディスプレイパネルと、第１電極層と、第２電極層とを含む。液晶ディスプレイパネルは、上部偏光板と下部偏光板とを含む液晶ディスプレイモジュールを含む。第１電極層は、例えば上部偏光板の上面である、上部偏光板の表面に形成された電極パターン（例えば、所定の電極パターン）を含む。第２電極層は、上部偏光板の下面に形成された電極パターンを含む。

別の実施態様では、液晶ディスプレイと、Ｘ軸運動及びＹ軸運動のような第１及び第２方向でのタッチ運動を感知できる静電容量式タッチ感知層とが含まれる。静電容量式タッチ感知層は、例えば上部偏光板の上面又は下面である、上部偏光板の表面に直接形成される。

本発明により、記載したような液晶ディスプレイは、追加の基板を使用せずに静電容量式タッチ装置と一体化できる。本発明は、一体化された静電容量式タッチ装置を、薄型化及び軽量化することを可能にする。特に、液晶ディスプレイは、個別の製造工程後に一つに組み立てられる代わりに、簡単な製造工程で静電容量式タッチ装置と直接一体化される。それは、簡単な製造工程、高い歩留まり率、及び低い製造原価のような多くの利点を有する。さらに、電極層が、例えば液晶ディスプレイの上部偏光板の上面に取り付けられ、指又は他のタッチ物体に近いので、電極層のタッチ感知能力が改善される。

従来の液晶ディスプレイパネルの断面図である。 従来の液晶ディスプレイモジュールの断面図である。 本発明の第１の実施態様での断面図である。 本発明の第１の実施態様を示す分解組立図である。 本発明の第２の実施態様を示す分解組立図である。 本発明の第３の実施態様を示す分解組立図である。 静電容量式タッチ感知層の一部の断面図である。 本発明の第４の実施態様を示す分解組立図である。

本発明の第１の実施態様の断面図である図３を参照する。図３に示すように、本発明の液晶ディスプレイ１００は、液晶ディスプレイパネル１と、第１電極層２と、第２電極層３とを含む。

液晶ディスプレイパネル１は、下部偏光板１２と、下部基板１０１と、下部導電層１０２と、液晶層１０３と、上部導電層１０４と、カラーフィルタ１３と、上部基板１０５と、上部偏光板１４と、保護層１１とを含む。カラーフィルタ１３は、ブラックマトリックスとカラーレジストとを含む。

第１電極層２は、上部偏光板１４の上面に直接形成され、そして第２電極層３は、上部偏光板１４の下面に直接形成される。

図４は、本発明の第１の実施態様を示す分解組立図である。図に示すように、第１電極層２は、複数の電極ストリップ２１を含む電極パターン２０を有し、電極ストリップ２１は、実質的に互いに平行であり、かつ互いに離れている。同様に、第２電極層３は、複数の電極ストリップ３１を含む電極パターン３０を有し、電極ストリップ３１は、実質的に互いに平行であり、かつ互いに離れている。第１電極層２の電極ストリップ２１及び第２電極層２の電極ストリップ３１は、コントローラ（図示しない）と電気的に結合される。

第１の実施態様によれば、第１電極層２の電極ストリップ２１は、第２電極層３の電極ストリップ３１の方向に実質的に垂直な方向に配置される。第１電極層２の電極ストリップ２１は、Ｙ軸のような第１方向でのタッチ運動を感知するように構成され、第２電極層３の電極ストリップ３１は、Ｘ軸のような第２方向でのタッチ運動を感知するように構成される。第１電極層２の電極ストリップ２１が、Ｘ軸でのタッチ運動を感知するように構成され、第２電極層３の電極ストリップ３１が、Ｙ軸でのタッチ運動を感知するように構成されることができることも、明らかである。

電極ストリップ２１及び３１は、異なる形状を有することができる。例えば、電極ストリップは、菱形、正方形、又は六角形の形状を含むことができる。図５に示すように、複数の六角形電極２２が接続され、第１電極層２の電極パターン２０ａの電極ストリップを形成する。同様に、複数の六角形電極３２が接続され、第２電極層３の電極パターン３０ａの電極ストリップを形成する。

液晶ディスプレイの第１電極層２及び第２電極層３は、コントローラ（図示しない）と電気的に結合される。ユーザが、液晶ディスプレイにタッチすると（例えば、指による直接接触又は導電性物体を介した間接接触）、その物体は、第１電極層２及び第２電極層３と別々にかつ静電容量的に結合され、それにより例えばタッチした位置のＸ軸座標及びＹ軸座標に対応するタッチ信号が発生し、その信号は、タッチした位置を決定する次の処理のためにコントローラに送られる。

図６及び図７を参照する。図６は、本発明の第３の実施態様を示す分解組立図であり、図７は、静電容量式タッチ感知層の一部の断面図である。第３の実施態様は、上述の第１の実施態様に類似する。しかしながら、２つの実施態様は、第３の実施態様が、上部偏光板１４の上面に形成された静電容量式タッチ感知層４を含む点で相違する。

静電容量式タッチ感知層４は、複数の第１電極ストリップ４１及び第２電極ストリップ４２を含む電極パターン４０を有する。第１電極ストリップ４１は、第２電極ストリップ４２の方向に実質的に垂直な方向に配置される。第２電極ストリップ４２は、第１電極ストリップ４１と重なるが、第１及び第２電極ストリップは、直接、物理的に接触していない。第２電極ストリップ４２が第１電極ストリップ４１と重なる場所において、絶縁層４３が第１電極ストリップ４１上に形成され（図７参照）、それにより第２電極ストリップ４２は、第１電極ストリップ４１との直接的な物理的接触を回避する。各第１電極ストリップ４１は、一続きの接続された六角形電極４１１によって形成され、各２電極ストリップ４２は、一続きの接続された六角形電極４２１によって形成される。六角形状により、第１電極４１及び第２電極４２は、タッチ感度を効果的に高めることができる。

ユーザが、物体（例えば指又は導電性物体）によって本発明に記載したような静電容量式タッチ装置にタッチすると、その物体は、第１電極４１及び第２電極４２と別々にかつ静電容量的に結合する。それにより、タッチした位置のＸ軸及びＹ軸座標に対応し、かつタッチしたエリアの大きさに応じたタッチ信号が発生し、それはタッチした位置を決定する次の信号処理のためにコントローラに送られる（図示せず）。

図８は、本発明の第４の実施態様による分解組立図である。第４の実施態様は、上述の第３の実施態様に類似する。しかし、２つの実施態様は、第４の実施態様が偏光板１４の下面に形成された静電容量式タッチ感知層４を含む点で相違する。同様にして物体により液晶ディスプレイにタッチすると、物体は、第１電極４１及び第２電極４２と別々にかつ静電容量的に結合し、タッチした位置に対応する信号が発生する。

本発明は、その実施態様及び本発明を実施するための最良の形態を参照して説明されたが、添付の請求項によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更がなされ得ることは、当業者にとって明らかである。

１ 液晶ディスプレイパネル
２ 第１電極層
３ 第２電極層
４ 静電容量式タッチ感知層
１１ 保護層
１２ 下部偏光板
１３ カラーフィルタ
１４ 上部偏光板
２０ 電極パターン
２０ａ 電極パターン
２１ 電極ストリップ
２２ 六角形電極
３０ 電極パターン
３０ａ 電極パターン
３１ 電極ストリップ
３２ 六角形電極
４０ 電極パターン
４１ 第１電極ストリップ
４２ 第２電極ストリップ
４３ 絶縁層
１００ 液晶ディスプレイ
１０１ 下部基板
１０２ 下部導電層
１０３ 液晶層
１０４ 上部導電層
１０５ 上部基板
４１１ 六角形電極
４２１ 六角形電極

Claims (17)

1. 上面及び下面を有する偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
   電極パターンを有する、前記偏光板の上面に直接形成された第１電極層と、
   電極パターンを有する、前記偏光板の下面に直接形成された第２電極層と、
   を含む一体化された静電容量式タッチ装置。
2. 前記第１電極層及び前記第２電極層の前記電極パターンが、複数の電極ストリップを含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
3. 前記第１電極層及び前記第２電極層の各電極ストリップが、複数の電気的に接続された六角形電極を含む請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
4. 追加の偏光板を更に含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
5. 偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
   前記偏光板の表面に直接形成された静電容量式タッチ感知層と、
   を含み、前記静電容量式タッチ感知層が、複数の第１電極ストリップと、前記第１電極ストリップと部分的に重なる複数の第２電極ストリップとを含み、前記第２電極ストリップが前記第１電極ストリップと重なる場所に、前記第１及び第２電極ストリップを互いに分離する絶縁層が設けられる一体化された静電容量式タッチ装置。
6. 前記第１電極ストリップが、前記第２電極ストリップの方向と実質的に垂直な方向に配置される請求項５に記載の液晶ディスプレイ。
7. 各第１電極ストリップ及び各第２電極ストリップが、それぞれ分離しており、複数の電気的に接続された菱形電極で形成される請求項６に記載の液晶ディスプレイ。
8. 偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
   前記偏光板の下面に直接形成された静電容量式タッチ感知層と、
   を含み、前記静電容量式タッチ感知層が、第１方向での運動を感知する第１電極ストリップと、第２方向での運動を感知する第２電極ストリップとを含み、前記第２電極ストリップが、前記第１電極ストリップと部分的に重なり、前記第２電極ストリップが前記第１電極ストリップに重なる場所に、前記第１及び第２電極ストリップを互いに分離する絶縁層が設けられる一体化された静電容量式タッチ装置。
9. 偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
   前記偏光板の上面に直接的に形成された静電容量式タッチ感知層と、
   を含み、前記静電容量式タッチ感知層が、第１方向での運動を感知する第１電極ストリップと、第２方向での運動を感知する第２電極ストリップとを含み、前記第２電極ストリップが、前記第１電極ストリップと部分的に重なり、前記第２電極ストリップが前記第１電極ストリップに重なる場所に、前記第１及び第２電極ストリップを互いに分離する絶縁層が設けられる一体化された静電容量式タッチ装置。
10. 第１表面及び第２表面を有する偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
    電極パターンを有する、前記偏光板と直接物理的に接触する電極層と、
    を含み、前記電極層が、第１電極ストリップにより第１方向でのタッチ運動を感知するとともに第２電極ストリップにより第２方向でのタッチ運動を感知し、前記第２電極ストリップが、前記第１電極ストリップと部分的に重なり、前記第２電極ストリップが前記第１電極ストリップに重なる場所に、前記第１及び第２電極ストリップを互いに分離する絶縁層が設けられる一体化された静電容量式タッチ装置。
11. 前記電極層が、前記偏光板の前記第１表面と直接物理的に接触する請求項１０に記載の一体化された静電容量式タッチ装置。
12. 前記電極層が、前記偏光板の前記第２表面と直接物理的に接触する請求項１０に記載の一体化された静電容量式タッチ装置。
13. 前記第１電極ストリップ及び前記第２電極ストリップが、実質的に垂直である請求項１０に記載の一体化された静電容量式タッチ装置。
14. 第１表面及び第２表面を有する偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールと、
    電極パターンを有する、前記偏光板と直接物理的に接触しかつ第１方向でのタッチ運動を感知するように構成された電極層と、
    第２方向でのタッチ運動を感知するように構成された追加の電極層と、
    を含み、前記電極層が、前記偏光板の前記第１表面と直接物理的に接触し、前記追加の電極層が、前記偏光板の前記第２表面と直接物理的に接触する一体化された静電容量式タッチ装置。
15. 上部偏光板と下部偏光板とを有する液晶ディスプレイモジュールを含む液晶ディスプレイパネルと、
    所定の電極パターンを有する、前記上部偏光板の上面に形成された第１電極層と、
    所定の電極パターンを有する、前記上部偏光板の下面に形成された第２電極層と、
    を含み、物体が前記液晶ディスプレイにタッチする時、前記物体が、前記第１電極層及び前記第２電極層のそれぞれと静電容量的に結合され、それにより前記物体によってタッチされた位置が決定される静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイ。
16. 偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールを与える工程と、
    前記偏光板に直接、静電容量式タッチ感知層を形成する工程と、
    を含む静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイを生産する方法であって、
    前記静電容量式タッチ感知層が、複数の第１電極ストリップと、前記第１電極ストリップと部分的に重なる複数の第２電極ストリップとを含み、前記第２電極ストリップが前記第１電極ストリップと重なる場所に、前記第１及び第２電極ストリップを互いに分離する絶縁層を設ける方法。
17. 上面及び下面を有する偏光板を含む液晶ディスプレイモジュールを与える工程と、
    前記偏光板の前記上面に直接、電極パターンを有する第１電極層を形成する工程と、
    前記偏光板の前記下面に直接、電極パターンを有する第２電極層を形成する工程と、
    を含む静電容量式タッチ装置と一体化された液晶ディスプレイを製造する方法。

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