JP2013164871A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ用電極のリワークを容易にして歩留りを向上させることが可能なタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル１０は、対向配置された画素基板１１０と対向基板１２０との間に液晶層１３０を有すると共に、この液晶層１３０に表示駆動電圧を印加するための画素電極１１５および共通電極１１３を有する。対向基板１２０の観察者側には、位相差フィルム１２４が設けられ、この位相差フィルム１２４の光入射面または光出射面には、センサ用検出電極１２５が直に配設されている。センサ用検出電極１２５が、対向基板１２０に直に配設されている場合に比べ、センサ用検出電極１２５に断線等が生じた場合のリワークが容易となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶表示装置等の表示装置に係わり、特に、ユーザが指等で接触または近接することにより情報入力が可能な静電容量式のタッチセンサを備えた表示装置および電子機器に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる接触検出装置（以下、タッチセンサという。）を液晶表示装置上に直接装着すると共に、液晶表示装置に各種のボタンを表示させることにより、通常のボタンの代わりとして情報入力を可能とした表示装置が注目されている。この技術は、モバイル機器の画面の大型化傾向の中にあって、ディスプレイとボタンの配置の共用化を可能にすることから、省スペース化や部品点数の削減という大きなメリットをもたらす。しかしながら、この技術には、タッチセンサの装着によって液晶モジュールの全体の厚さが厚くなるという問題があった。特にモバイル機器用途においては、タッチセンサの傷防止のための保護層が必要となることから、液晶モジュールが益々厚くなる傾向があり、薄型化のトレンドに反するという問題があった。

そこで、例えば特許文献１には、静電容量型のタッチセンサを形成したタッチセンサ付き液晶表示素子が提案され、薄型化が図られている。これは、液晶表示素子の観察側基板とその外面に配置された観察用偏光板との間にセンサ用検出電極を設け、このセンサ用検出電極と偏光板の外面との間に、偏光板の外面をタッチ面とした静電容量型タッチセンサを形成するようにしたものである。また、特許文献２には、液晶表示素子の観察側基板（ガラス基板）にセンサ用検出電極を形成することにより、薄型化が図られた表示装置が提案されている。

特開２００８−９７５０号公報 ＵＳ２００８００６２１３９号公報

しかしながら、上記特許文献２の表示装置では、センサ用検出電極が液晶表示素子のガラス基板に密着しているため、電極が断線した場合等の再生処理（以下、リワーク）が困難となり、歩留りが低下する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、センサ用電極のリワークを容易にして歩留りを向上させることが可能なタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供することにある。

本発明の表示装置は、対向配置された一対の基板と、一対の基板に挟持され、画像表示機能を有する液晶層と、一対の基板間に配設され、液晶層に表示駆動電圧を印加するための画素電極および共通電極と、一対の基板の一方の基板側に設けられ、光入射面および光出射面を有する位相差フィルムと、位相差フィルムの光入射面に直に配設され、共通電極との間に静電容量を形成するセンサ用電極と、位相差フィルムの光入射面側に設けられている偏光板と、を備えたものである。

本発明の電子機器は、上記本発明の表示装置を備えたものである。

本発明の表示装置および電子機器では、センサ用電極が、一対の基板とは別に設けられた位相差フィルムの光入射面に直に配設されていることにより、基板に直に配設されている場合に比べ、電極に断線等が生じた場合のリワークが容易となる。

本発明の表示装置および電子機器によれば、一対の基板の一方の側に位相差フィルムを設け、この位相差フィルムにセンサ用電極を直に配設するようにしたので、リワークを容易にして歩留りを向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるタッチ検出方式の動作原理を説明するための図であり、非接触時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるタッチ検出方式の動作原理を説明するための図であり、指接触時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるタッチ検出方式の動作原理を説明するための図であり、タッチセンサの駆動信号および検出信号の波形の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 図４に示した液晶表示パネル内の画素の概略構成の一例を示す図である。 図４に示した液晶表示パネルの断面構成の一例を示す図である。 図６に示した液晶表示パネルの位相差フィルムの一構成例を示す平面図である。 図６に示した液晶表示パネルの共通電極およびセンサ用検出電極の一構成例を示す斜視図である。 図６に示した液晶表示パネルのＦＰＣ接続を説明するための断面模式図である。 比較例に係る液晶表示パネルの断面構成を示す図である。 変形例１に係る液晶表示パネルの概略構造を表す断面図である。 変形例２に係る液晶表示パネルの概略構造を表す断面図である。 変形例３に係る液晶表示パネルの概略構造を表す断面図である。 図１３に示した液晶表示パネルのＦＰＣとの接続を説明するための断面模式図である。 上記各実施の形態等の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例３の外観を表す斜視図である。 適用例４の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．タッチ検出方式の基本原理
２．実施の形態（偏光板の内側に設けた位相差フィルムの光出射側にセンサ用検出電極を直付けした例）
３．変形例１（位相差フィルムの光入射側にセンサ用検出電極を直付けした例）
４．変形例２（位相差フィルムを偏光板の外側に設けた例）
５．変形例３（センサ用駆動電極を位相差フィルムに直付けした例）
６．適用例（電子機器への適用例）

＜タッチ検出方式の基本原理＞
最初に、以下の実施の形態の表示装置で用いられるタッチ検出方式の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型のタッチセンサとして具現化されるものである。図１（Ａ）は、上記のタッチセンサを模式的に表したものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のタッチセンサの等価回路と、タッチセンサに接続する周辺回路を表したものである。このタッチセンサは、誘電体１０１と、この誘電体１０１を挟んで互いに対向配置された一対の電極１０２，１０３とを備えており、等価回路では、図１（Ｂ）に示したように、容量素子１０４で表される。

容量素子１０４の一端（電極１０２）は交流信号源１０５に接続される。容量素子１０４の他端（電極１０３）は電圧検出回路１０６に接続され、さらに、抵抗１０７を介して基準電位線１０８に接続される。交流信号源１０５は、所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇを出力するものである。電圧検出回路１０６は、入力された信号の波高値を検出し、さらに、その検出電圧に基づいてタッチセンサへの指の接触、非接触を判定するものである。基準電位線１０８は、例えば、タッチセンサが搭載されたデバイスにおいて回路動作の基準となる電位を与える部材（例えばプリント基板のグラウンド層や導電性の筐体）に電気的に接続されるものであり、その部材に接続されているときには、その部材と同電位（基準電位）となる。基準電位は、例えばグラウンド電位である。

このタッチセンサでは、交流信号源１０５から電極１０２に交流矩形波Ｓｇ（図３（Ｂ））が印加されると、電極１０３に、図３（Ａ）に示したような出力波形（検出信号Ｖdet）が現れる。

タッチセンサに指などの物体を接触させていない状態（図１（Ａ））では、図１（Ｂ）に示したように、容量素子１０４に対する充放電に伴って、容量素子１０４の容量値に応じた電流Ｉ₀が流れる。このときの容量素子１０４の電極１０３側の電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ₀のようになり、これが電圧検出回路１０６によって検出される。

一方、タッチセンサに指などの物体を接触させた状態（図２（Ａ））では、図２（Ｂ）に示したように、指などの物体によって形成される容量素子１０９が容量素子１０４に直列に追加される。この状態では、容量素子１０４，１０９に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ₁，Ｉ₂が流れる。このとき、電極１０３における電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ₁のようになり、これが電圧検出回路１０６によって検出される。電極１０３の電位は、容量素子１０４，１０９を流れる電流Ｉ₁，Ｉ₂の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ₁は、非接触状態での波形Ｖ₀よりも小さい値となる。その後、電圧検出回路１０６によって、検出電圧と所定の閾値電圧Ｖthとが比較され、検出電圧が閾値電圧Ｖth以下であるときには非接触状態と判断される一方、閾値電圧Ｖthよりも大きいときには接触状態と判断される。このようにして、タッチ検出が行われる。

＜実施の形態＞
図４は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置１の断面構成の一例を表すものである。液晶表示装置１は、タッチセンサ付きの表示装置であり、表示素子としての液晶表示素子に静電容量型のタッチセンサが内蔵されたものである。ここでは、液晶表示素子に元々備えられている電極の一部（後述の共通電極１１３）が、タッチセンサ用の駆動電極を兼ねている。この液晶表示装置１は、液晶表示パネル１０、バックライト３０および周辺回路４０を備えている。

［液晶表示パネル１０］
液晶表示パネル１０は、液晶分子の配列を変化させることにより光源（バックライト３０）からの光を透過、変調させて映像表示を行うものである。この液晶表示パネル１０は、マトリクス状に配置された複数の画素１１（図５参照）を有し、映像信号４０Ａに応じて、画素１１毎の駆動がなされるようになっている。これら複数の画素１１はそれぞれ、例えば図５に示したように、行方向に延在する走査線ＷＳＬ１および共通接続線ＣＯＭに接続されると共に、列方向に延在する信号線ＤＴＬに接続されている。

各画素１１は、例えば、液晶素子１２およびトランジスタ１３からなる。液晶素子１２の一端はトランジスタ１３のドレインに接続されており、他端は共通接続線ＣＯＭに接続されている。トランジスタ１３のゲートは走査線ＷＳＬ１に接続されており、ソースは信号線ＤＴＬに接続されている。液晶素子１２は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。トランジスタ１３は、液晶素子１２を駆動するためのスイッチング素子として機能するものであり、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）が用いられる。

ここで、図６を参照して、この液晶表示パネル１０の具体的な構造について説明する。図６は、液晶表示パネル１０の断面積層構造を表すものである。液晶表示パネル１０では、対向配置された画素基板１１０と対向基板１２０との間に液晶層１３０が挿設されている。

画素基板１１０は、バックライト３０からの光が入射する側（バックライト３０側）に配置されると共に、透明基板１１２上に、複数の共通電極１１３、絶縁層１１４、複数の画素電極１１５および配向膜１１６をこの順に積層したものである。対向基板１２０は、液晶層１３０で変調された光が出射される側（観察者側）に配置されると共に、透明基板１２３上にカラーフィルタ１２２および配向膜１２１をこの順に積層したものである。これらの画素基板１１０および対向基板１２０は、液晶層１３０を挟んで配向膜１１６，１２１同士が互いに向かい合うように、対向配置されている。液晶層１３０は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えばＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）モードや、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モード等の横電界モードの液晶からなる。尚、図６において破線で示した１つの画素電極１１５に対応する領域が、上述した液晶素子１２に相当する。

透明基板１１２，１２３は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。透明基板１１２には、例えば、トランジスタ１３、信号線ＤＴＬ、走査線ＷＳＬ１および共通接続線ＣＯＭなどを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。絶縁層１１４は、共通電極１１３と画素電極１１５を互いに絶縁分離するためのものであり、例えば、ＳｉＯ₂等により構成されている。配向膜１１６，１２１は、例えばポリイミドなどの高分子材料から構成されている。カラーフィルタ１２２は、液晶層１３０を透過してきた光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色の光として取り出すためのものである。共通電極１１３および画素電極１１５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）からなる。この共通電極１１３の具体的な構成については後述する。

このような画素基板１１０のバックライト３０側には偏光板１１１が配設され、対向基板１２０の観察者側には偏光板１２７が配設されている。偏光板１１１，１２７は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させるものであり、互いにクロスニコルの状態となるように配置されている。更に、観察者側の偏光板１２７と対向基板１２０との間には、視野角補償フィルムとしての位相差フィルム１２４が設けられている。尚、この位相差フィルム１２４が、本発明における「光学フィルム」の一具体例である。

（位相差フィルム１２４の構成例）
ここで、図７（Ａ），（Ｂ）を参照して、位相差フィルム１２４の具体的な構成について説明する。図７（Ａ），（Ｂ）は、偏光板１２７の吸収軸（白で示した矢印）と位相差フィルム１２４の遅相軸（黒で示した矢印）との関係について模式的に表したものである。図７（Ａ）に示したように、位相差フィルム１２４の遅相軸は、偏光板１２７の吸収軸と実質的に平行（一致）または直交するように設けられている。あるいは図７（Ｂ）に示したように、位相差フィルム１２４の遅相軸を、位相差フィルム１２４の法線方向に沿って設けるようにする。位相差フィルム１２４では、後述の電極形成過程やＦＰＣ８０の圧着によって、リタデーションにむらが生じることがあるが、遅相軸を上記のように設定することにより、正面からの観察においてリタデーションむらによる影響を、目立ちにくくすることができる。尚、位相差フィルム１２４は、１軸性であっても２軸性であってもよいが、２軸性である場合には、その少なくとも一方の軸が、偏光板１２７の吸収軸と平行または直交するか、あるいは位相差フィルム１２４の法線方向に沿うようにする。また、このような位相差フィルム１２４は、１軸または２軸方向に高分子材料を延伸させて作製され、その伸縮比率とフィルム厚の調整により、所望のリタデーションを設定する。あるいは、位相差フィルム１２４は、フィルム基材上に屈折率異方性を有する材料を形成して作製するようにしてもよい。

本実施の形態では、そのような位相差フィルム１２４の光出射側に、センサ用検出電極１２５が直に配設されている。センサ用検出電極１２５は、タッチセンサの一部を構成するもので、図１における検出電極１０３に相当し、本発明における「センサ用電極」の一具体例である。位相差フィルム１２４のセンサ用検出電極１２５が形成された面には、接着層１２６を介して偏光板１２７が貼り合わせられている。

（共通電極１１３，センサ用検出電極１２５の構成例）
図８は、共通電極１１３およびセンサ用検出電極１２５との一例を表したものである。共通電極１１３は、一の方向に延在するストライプ状の電極であり、透明基板１１２上に所定の間隔を置いて複数並べられている。センサ用検出電極１２５は、共通電極１１３の延在方向と直交する方向に延びるストライプ状の電極であり、位相差フィルム１２４上に所定の間隔を置いて複数並べられている。このように、共通電極１１３およびセンサ用検出電極１２５がそれぞれ、互いに直交する方向に延在していることにより、センサ全体として、物体の位置をマトリクス状の座標として検出可能となっている。これにより、物体の詳細な位置座標の取得や、複数人によるタッチの有無の検出（所謂、マルチタッチ）等を実現可能となる。

共通電極１１３は、画素電極１１５と共に映像信号に応じた表示駆動電圧を液晶層１３０に印加すると共に、図１に示した容量素子の一方の電極（駆動電極１０２）としても機能するものである。各共通電極１１３は、その一端に設けられた接続パッド１１３Ａを介して、共通接続線ＣＯＭ（図４参照）と電気的に接続されており、スキャン方向（走査方向）に沿って、交流矩形波のコモン駆動信号Ｖcomが順次供給されるようになっている。コモン駆動信号Ｖcomは、画素電極１１５に供給される画素電圧と共に各画素の表示電圧を画定するものであるが、本実施の形態では、センサ用の駆動信号としても利用されている。このコモン駆動信号Ｖcomは、図１における交流矩形波Ｓｇに相当し、例えば所定の周期ごとに極性反転するものである。

センサ用検出電極１２５は、図１に示した容量素子の他方の電極（検出電極１０３）に相当するものである。各センサ用検出電極１２５は、その一端に設けられた接続パッド１２５Ａを介して、検出線ＤＥＴ（図４参照）と電気的に接続されている。各センサ用検出電極１２５からは、検出信号Ｖdetが出力され、この検出信号Ｖdetが後述の検出回路４６に入力されるようになっている。このようなセンサ用検出電極１２５は、例えばフォトリソグラフィ法やスクリーン印刷等の手法を用いて、位相差フィルム１２４上に直に形成することができる。

但し、位相差フィルム１２４では、このセンサ用検出電極１２５の形成箇所（図８中のＡ点）と不形成箇所（図８中のＢ点）とにおいて、位相差フィルム１２４のリタデーションが実質的に同一であることが望ましい。換言すると、位相差フィルム１２４では、そのほぼ全域において、厚みおよび伸縮比率が実質的に一定となっていることが望ましい。具体的には、例えば面内方向にリタデーションを有する位相差板の場合には、Ａ点における面内方向のリタデーション（位相差）をＲ_A、Ｂ点における面内方向のリタデーションをＲ_Bとすると、以下の式（１）が成り立つようにするとよい。
｜Ｒ_A−Ｒ_B｜≦１０ｎｍ ………（１）

また、本実施の形態のように、位相差フィルム１２４上に直にセンサ用検出電極１２５を形成する場合には、このセンサ用検出電極１２５と共通電極１１３（センサ用駆動電極）との間に、空気層を挟まないことが望ましい。即ち、電極間に屈折率差が極端に大きくなる界面が存在しないことが望ましい。このような界面が存在すると、コントラスト等の表示品位が低下してしまうためである。

［バックライト３０］
バックライト３０は、液晶表示パネル１０を背後から照明するものであり、例えばＬＥＤ、ＨＣＦＬ (Hot Cathode Fluorescent Lamp：熱陰極管)、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極管）等の各種光源を利用した面発光源である。バックライト３０は、図示はしないが、上記のような光源を表示画面全域にわたって複数配列させた構造であってもよいし、導光板を用いると共にその側面に上記光源を配設した構造であってもよい。また、バックライト３０の光出射面には、例えば、拡散板、拡散シート、レンズフィルム、偏光分離シート等の各種光学フィルムが積層されていてもよい。

［周辺回路４０］
続いて、周辺回路４０について、図４および図９を参照して説明する。周辺回路４０は、液晶表示パネル１０の表示駆動およびセンサ駆動を行うと共に、センサ出力（検出信号Ｖdet）を検知するものである。周辺回路４０は、例えば、映像信号処理回路４１、タイミング生成回路４２、信号線駆動回路４３、走査線駆動回路４４、検出回路４６および共通線駆動回路４７を備えている。

これらのうち、例えば検出回路４６は、図９に示したように、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）８０上に配設された検出用ＩＣ８０Ａ内に設けられている。ＦＰＣ８０は、センサ用検出電極１２５（接続パッド１２５Ａ）に直接接続されている。一方、例えば検出回路を除いた他の駆動回路は、透明基板１１２上に配設された表示用ＩＣ７０Ａ内に設けられている。透明基板１１２上には、更に外部接続用のＦＰＣ７０が接続されている。

但し、位相差フィルム１２４の平面形状は、偏光板１２７および透明基板１２３の各平面形状よりも大きくなっていることが望ましい。ＦＰＣ８０との接続が確保され易くなるためである。また、検出用ＩＣ８０Ａの厚みは、ＦＰＣ８０を観察者側に折り曲げた状態で偏光板１２７の厚みを超えない大きさとなっていることが望ましい。もしくは、検出用ＩＣ８０Ａが偏光板１２７上に設けられる他の部材と干渉しないように配置することが望ましい。更に、ＦＰＣ８０の厚みは、偏光板１２７の厚みよりも薄くなっていることが望ましい。加えて、検出用ＩＣ８０Ａは、ＦＰＣ８０の位相差フィルム１２４側（観察者と反対側）に配設されていることが望ましい。凹凸のないフラットな構造を実現し易くなるためである。

映像信号処理回路４１は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号４０Ａを補正すると共に、補正した後の映像信号をアナログに変換して信号線駆動回路４３に出力するものである。タイミング生成回路４２は、例えば、信号線駆動回路４３と走査線駆動回路４４とが連動して動作するように制御するものであり、例えば、外部から入力された同期信号４０Ｂに応じて（同期して）、これらの回路に対して制御信号４２Ａを出力するものである。信号線駆動回路４３は、映像信号処理回路４１から入力されたアナログの映像信号（映像信号４０Ａに対応する信号電位）を各信号線ＤＴＬに印加して、アナログの映像信号を選択対象の画素１１に書き込むものである。走査線駆動回路４４は、制御信号４２Ａの入力に応じて（同期して）、複数の走査線ＷＳＬ１に選択パルスを順次印加して、複数の画素１１を走査線ＷＳＬ１単位で順次選択するものである。共通線駆動回路４７は、制御信号４２Ａの入力に応じて（同期して）、複数の共通接続線ＣＯＭに選択パルスを順次印加して、複数の共通電極１１３を共通接続線ＣＯＭ単位で順次選択駆動するものである。

検出回路４６は、複数のセンサ用検出電極１２５から得られる検出信号Ｖdetに基づいて指などの画像表示面１Ａへの物体の接触（または近接）の有無を検出するものである。また、検出信号Ｖdetに基づき物体の接触を検出した場合には、共通電極１１３への選択パルスの印加タイミングと、閾値電圧Ｖth以下の検出信号Ｖdetの検出タイミングとに基づき、画像表示面１Ａのうち、物体の接触位置（座標）を算出するものである。

［作用・効果］
次に、本実施の形態の液晶表示装置１における作用および効果について説明する。

液晶表示装置１では、映像信号４０Ａに対応する信号電位が信号線駆動回路４３によって各信号線ＤＴＬに印加されると共に、制御信号４２Ａに応じた選択パルスが走査線駆動回路４４によって複数の走査線ＷＳＬ１に順次印加される。これにより、液晶層１３０には、画素１１ごとに、信号電位に対応した大きさの横方向電界が印加され、液晶分子が所定の方向に配向するので、バックライト３０からの光が液晶層１３０において、画素１１ごとに、液晶分子の配向状態に応じて変調される。その結果、画像表示面１Ａに画像が表示される。

液晶表示装置１では、更に、選択パルスが共通線駆動回路４７によって複数の共通接続線ＣＯＭに順次印加される。すると、共通電極１１３とセンサ用検出電極１２５との交差部にそれぞれ形成された容量素子（上述の容量素子１０４に相当する容量素子）が順次、充放電され、容量素子の容量値に応じた大きさの検出信号Ｖdetが、各センサ用検出電極１２５から出力される。各検出電極２５からの出力（検出信号Ｖdet）は検出回路４６に入力される。液晶表示パネル１０の表面にユーザの指などが接触していない状態では、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。

あるとき、液晶表示パネル１０の表面のいずれかの場所にユーザの指などが接触したとする。すると、指などの物体が接触した位置に形成されている容量素子に、指などの物体によって形成される容量素子（上述の容量素子１０９に相当する容量素子）が付加される。そのため、接触位置に対応する共通電極１１３に選択パルスが印加されたときにセンサ用検出電極１２５から出力された検出信号Ｖdetの値が、他の箇所に選択パルスが印加されたときに出力された検出信号Ｖdetの値よりも小さくなる。検出回路４６において、この検出信号Ｖdetが閾値電圧Ｖthと比較され、例えば、検出信号Ｖdetが閾値電圧Ｖth以下となっている場合に、ユーザの指などが液晶表示パネル６０の表面に接触していると判定される。接触位置については、検出回路４６において、選択パルスの印加タイミングと、閾値電圧Ｖth以下の検出信号Ｖdetの検出タイミングとから割り出される。

ここで、本実施の形態では、図６に示したように、対向基板１２０と偏光板１２７との間に、位相差フィルム１２４が設けられ、この位相差フィルム１２４の光出射面に、センサ用検出電極１２５が直に配設されている。ここで、図１０に、本実施の形態の比較例として、対向基板１２０の透明基板１２３にセンサ用検出電極１２５が配設された液晶表示装置の一例を示す。このように、比較例では、透明基板１２３の光出射面にセンサ用検出電極１２５が直に形成され、この透明基板１２３の電極形成面に、位相差フィルム１２４が接着層１２６を介して貼り合わせられている。位相差フィルム１２４上には更に、偏光板１２７が設けられている。

ところが、この比較例の構成では、センサ用検出電極１２５を対向基板１２０に直付けしてしまうので、例えばセンサ用検出電極に断線等が生じた場合の再生処理（リワーク）に伴って、対向基板１２０自体を液晶表示パネルから引き剥がす必要がある。即ち、リワークを容易に行うことができず、歩留りの低下を引き起こす。また、電極形成過程において、画素基板１１０および対向基板１２０を貼り合わせた液晶セルの表面に、センサ用検出電極１２５をパターニングすることになるため、このことも歩留りの低下を招く要因となっている。

本実施の形態では、上記のように、偏光板１２７と対向基板１２０との間に挿設された位相差フィルム１２４に、センサ用検出電極１２５が直に配設されていることにより、リワークが容易になる。即ち、センサ用検出電極１２５に断線等が生じた場合のリワークに伴って、対向基板１２０を引き剥がす必要がなく、液晶表示パネル１０からセンサ用検出電極１２５が形成された位相差フィルム１２４のみを取り外せばよい。よって、リワークを容易にして歩留りを向上させることが可能となる。また、センサ用検出電極１２５の形成過程においても、液晶セルとは別体のフィルム上においてパターニングすればよいため、歩留りの向上に有利となる。

次に、上記実施の形態における液晶表示パネルの変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
図１１は、変形例１に係る液晶表示パネル１０Ｂの断面構造を表すものである。液晶表示パネル１０Ｂは、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と同様、画素基板１１０と対向基板１２０との間に液晶層１３０を挿設してなる液晶表示素子に、静電容量型タッチセンサを内蔵したものである。また、対向基板１２０の観察者側には、位相差フィルム１２４および偏光板１２７がこの順に設けられ、位相差フィルム１２４にセンサ用検出電極１２５が直付けされている。

但し、液晶表示パネル１０Ｂは、センサ用検出電極１２５が位相差フィルム１２４の光入射側の面に設けられている点で、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と異なっている。位相差フィルム１２４の光入射面（電極形成面）は、対向基板１２０の透明基板１２３に接着層１２６を介して貼り合わせられている。このように、センサ用検出電極１２５は、位相差フィルム１２４の光入射面に設けてもよい。センサ用検出電極１２５を位相差フィルム１２４の光入射面に配設した場合であっても、リワークが容易となり、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。よって、センサ用検出電極１２５は、位相差フィルム１２４の光入射面および光出射面のうちのどちらか一方の面に設ければよい。

＜変形例２＞
図１２は、変形例２に係る液晶表示パネル１０Ｃの断面構造を表すものである。液晶表示パネル１０Ｃは、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と同様、画素基板１１０と対向基板１２０との間に液晶層１３０を挿設してなる液晶表示素子に、静電容量型タッチセンサを内蔵したものである。また、対向基板１２０の観察者側には、位相差フィルム１２４および偏光板１２７が設けられ、位相差フィルム１２４にセンサ用検出電極１２５が直付けされている。

但し、液晶表示パネル１０Ｃは、位相差フィルム１２４が偏光板１２７よりも観察者側（外側）に設けられると共に、その位相差フィルム１２４の光入射側の面にセンサ用検出電極１２５が設けられている点で、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と異なっている。位相差フィルム１２４の光入射面（電極形成面）は、偏光板１２７上に接着層１２６を介して貼り合わせられている。このように、偏光板１２７の外側に設けた位相差フィルム１２４にセンサ用検出電極１２５を直付けしてもよい。このような場合であっても、リワークが容易となり、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

＜変形例３＞
図１３は、変形例３に係る液晶表示パネル１０Ｄの断面構造を表すものである。液晶表示パネル１０Ｄは、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と同様、画素基板１１０と対向基板１２０との間に液晶層１３０を挿設してなる液晶表示素子に、静電容量型タッチセンサを内蔵したものである。また、対向基板１２０の観察者側には、位相差フィルム１２４および偏光板１２７が設けられ、位相差フィルム１２４の光出射面にセンサ用電極が直付けされている。

但し、液晶表示パネル１０Ｄでは、上記実施の形態の液晶表示パネル１０と異なり、位相差フィルム１２４に直付けされるセンサ用電極が、上述した容量素子の駆動電極１０２に相当するセンサ用駆動電極１２８となっている。そして、画素電極１１５と共に液晶層１３０に表示用駆動電圧を印加するための共通電極（共通電極１１７）が、上述した容量素子の検出電極１０３に相当するセンサ用検出電極を兼ねた構成となっている。

これらのセンサ用駆動電極１２８および共通電極１１７は、上記実施の形態と同様、それぞれ複数設けられると共に、各センサ用駆動電極１２８と各共通電極１１７とは互いに直交する方向に延在している。複数のセンサ用駆動電極１２８は、後述のセンサ駆動回路（センサ駆動用ＩＣ）にそれぞれ接続されて、センサ用の駆動信号（図１の交流矩形波Ｓｇに相当する駆動信号）が線順次で印加されるようになっている。各共通電極１１７は、上述の共通接続線ＣＯＭおよび検出線ＤＥＴに接続されて、表示用のコモン駆動信号Ｖcomが印加されると共に、検出信号Ｖdetを出力するようになっている。

これらの共通電極１１７は、画素基板１１０Ａではなく、対向基板１２０Ａ（カラーフィルタ１２２と配向膜１２１との間）に設けられており、画素電極１１５および共通電極１１７が液晶層１３０を挟み込むように対向配置されていることが望ましい。また、これらの共通電極１１７は、できるだけ密に配置されていることが望ましい。センサ用駆動電極１２８から生じる電界を遮蔽し易くなるためである。

共通電極１１７を対向基板１２０に設けた場合、液晶層１３０としては、上記実施の形態と異なり、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶が用いられる。

液晶表示パネル１０Ｄの周辺回路４０としては、上記実施の形態と同様、例えば映像信号処理回路４１、タイミング生成回路４２、信号線駆動回路４３、走査線駆動回路４４、検出回路４６および共通線駆動回路４７を備えている。本変形例では、これら検出回路を含む全ての回路が、透明基板１１２上に配設された表示用／検出用ＩＣ７０Ｂ内に設けられている（図１４）。但し、本変形例では、更に、周辺回路４０として、センサ用駆動電極１２８にセンサ駆動用電圧を所定のタイミングで印加するためのセンサ用駆動回路を備えており、このセンサ用駆動回路が、ＦＰＣ８０上に配設されたセンサ駆動用ＩＣ８０Ｂ内に設けられている。ＦＰＣ８０は、センサ用駆動電極１２８に直接接続されている。

本変形例においても、上述したように、位相差フィルム１２４の平面形状は、偏光板１２７および透明基板１２３の各平面形状よりも大きいことが望ましい。また、センサ駆動用ＩＣ８０Ｂの厚みは、ＦＰＣ８０を折り曲げた状態で偏光板１２７の厚みを超えない大きさであることが望ましい。更に、センサ駆動用ＩＣ８０Ｂは、ＦＰＣ８０の位相差フィルム１２４側（観察者と反対側）に配設されていることが望ましい。

以上のように、位相差フィルム１２４に直付けされるセンサ用電極は、センサ用検出電極に限らず、センサ用駆動電極１２８であってもよい。この場合であっても、センサ用駆動電極１２８に断線等が生じた場合のリワークを容易に行うことができるため、上記実施の形態と同等の効果を得ることが可能である。

＜適用例＞
次に、図１５〜図１９を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチセンサ付きの表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の液晶表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

（適用例１）
図１５は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０が、上記実施の形態等に係る液晶表示装置に相当する。

（適用例２）
図１６は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２が、上記実施の形態等に係る液晶表示装置に相当する。

（適用例３）
図１７は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置に相当する。

（適用例４）
図１８は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置に相当する。

（適用例５）
図１９は、上記実施の形態等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置に相当する。

以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、本発明の光学フィルムとして位相差フィルムを例に挙げて説明したが、本発明の光学フィルムは、何らかの光学的機能を有するフィルムであればよく、この位相差フィルムに限定される訳ではない。

また、上記実施の形態等では、液晶表示素子に元々備えられていた電極の一部（共通電極１１３，１１７）を、センサ用の駆動電極または検出電極として兼用した場合を例に挙げて説明したが、表示用の電極とセンサ用の電極とは兼用でなくともよい。即ち、画素電極１１５および共通電極１１３（１１７）とは別に、センサ用の駆動電極（または検出電極）を対向基板１２０と画素基板１１０との間に設け、位相差フィルム１２４にセンサ用の検出電極（または駆動電極）を直付けした構成であってもよい。

更に、上記実施の形態等では、表示機能層として液晶層を用いた液晶表示装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば発光層を有する有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイにも適用可能である。有機ＥＬディスプレイでは、そのディスプレイパネルにおいて、発光層と、この発光層を挟み込む画素電極および共通電極とが設けられると共に、これらが２枚のガラス基板で封止されている。このような構造において、例えば共通電極をセンサ用電極（駆動電極または検出電極）として利用すればよい。また、有機ＥＬディスプレイでは、観察者側に反射防止フィルムとしてλ／４板を設けることが多いため、このλ／４板にセンサ用電極を直付けすればよい。但し、有機ＥＬディスプレイでは、バックライト３０は不要である。これにより、ガラス基板にセンサ用電極を直付けした場合に比べ、リワークが容易となり、上述の液晶表示装置と同等の効果を得ることができる。

更に、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。

１…液晶表示装置、１Ａ…画像表示面、１０，１０Ｂ，１０Ｃ…液晶表示パネル、１１…画素、１２…液晶素子、１３…トランジスタ、３０…バックライト、４０…周辺回路、４０Ａ…映像信号、４０Ｂ…同期信号、４１…映像信号処理回路、４２…タイミング生成回路、４２Ａ…制御信号、４３…信号線駆動回路、４４，４７…走査線駆動回路、１０５…交流信号源、４６…検出回路、１０７…抵抗、７０，８０…ＦＰＣ、８１…基材、１１４…絶縁層、１０１…誘電体、１０２，１０３…電極、１０４，１０９…容量素子、１０６…電圧検出回路、１０８…基準電位線、１１０…画素基板、１１１，１２７…偏光板、１１２，１２３…透明基板、１１３…共通電極、１１５…画素電極、１１６，１２１…配向膜、１２０…対向基板、１２２…カラーフィルタ、１２４…位相差フィルム、１２５…センサ用検出電極、１２５Ａ…接続パッド、１２６…接着層、２１０…走査側基板、２２０…検出側基板、３００…映像表示画面部、３１０…フロントパネル、３２０…フィルターガラス、４１０…発光部、４２０，５３０，６４０…表示部、４３０…メニュースイッチ、４４０…シャッターボタン、５１０…本体、５２０…キーボード、６１０…本体部、６２０…レンズ、６３０…スタート／ストップスイッチ、７１０…上側筐体、７２０…下側筐体、７３０…連結部、７４０…ディスプレイ、７５０…サブディスプレイ、７６０…ピクチャーライト、７７０…カメラ、ＣＯＭ…共通線、ＤＥＴ…検出線、ＤＴＬ…信号線、Ｖdet…検出信号、Ｖth…閾値電圧、ＷＳＬ１，ＷＳＬ２…走査線。

Claims (10)

1. 対向配置された一対の基板と、
   前記一対の基板に挟持され、画像表示機能を有する液晶層と、
   前記一対の基板間に配設され、前記液晶層に表示駆動電圧を印加する画素電極および共通電極と、
   前記一対の基板の一方の基板側に設けられ、光入射面および光出射面を有する位相差フィルムと、
   前記位相差フィルムの光入射面に直に配設され、前記共通電極との間に静電容量を形成するセンサ用電極と、
   前記位相差フィルムの光入射面側に設けられている偏光板と、
   を備えた表示装置。
2. 前記センサ用電極は、前記位相差フィルム上に複数設けられ、
   前記位相差フィルムのリタデーションは、前記センサ用電極の電極形成領域と電極不形成領域との間において互いに同一である
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記共通電極がセンサ用駆動電極、前記センサ用電極がセンサ用検出電極としてそれぞれ機能する
   請求項１または２に記載の表示装置。
4. 画像信号に基づいて、前記画素電極と前記共通電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記液晶層の画像表示機能を発揮させる表示駆動部と、
   前記表示駆動部を利用してセンサ用駆動電圧を前記共通電極に印加することにより、前記センサ用電極から得られる検出信号に基づいて物体の接触の有無を検出する検出部と、
   を備えた請求項３に記載の表示装置。
5. 前記共通電極がセンサ用検出電極、前記センサ用電極がセンサ用駆動電極としてそれぞれ機能する
   請求項１または２に記載の表示装置。
6. 画像信号に基づいて、前記画素電極と前記共通電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記液晶層の画像表示機能を発揮させる表示駆動部と、
   前記センサ用電極に、センサ用駆動電圧を印加するためのセンサ駆動部と、
   前記共通電極から得られる検出信号に基づいて物体の位置検出を行う検出部と
   を備えた請求項５に記載の表示装置。
7. 前記位相差フィルムの遅相軸は、前記偏光板の吸収軸と一致または直交している
   請求項１または２に記載の表示装置。
8. 前記位相差フィルムの遅相軸は、前記位相差フィルムの法線方向に一致している
   請求項１または２に記載の表示装置。
9. 前記位相差フィルムは二軸性を有し、少なくとも一方の軸は、前記偏光板の吸収軸と一致または直交しているか、あるいは前記位相差フィルムの法線方向に一致している
   請求項１または２に記載の表示装置。
10. 対向配置された一対の基板と、
    前記一対の基板に挟持され、画像表示機能を有する液晶層と、
    前記一対の基板間に配設され、前記液晶層に表示駆動電圧を印加する画素電極および共通電極と、
    前記一対の基板の一方の基板側に設けられ、光入射面および光出射面を有する位相差フィルムと、
    前記位相差フィルムの光入射面に直に配設され、前記共通電極との間に静電容量を形成するセンサ用電極と、
    前記位相差フィルムの光入射面側に設けられている偏光板と、
    を有する表示装置を備えた電子機器。

Images