JP2014170345A - 液晶表示装置用タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルを静電気から保護しつつ液晶表示装置の額縁を狭くできる、新規構造のタッチパネルを提供する。
【解決手段】液晶表示パネル３にタッチパネル４が重ねられて液晶表示装置１を構成する。タッチパネル４の端面には溝７が形成され、溝７の内面には透明導電膜８が形成され、透明導電膜８が形成されたタッチパネル４の端面は透明な保護体８で被覆される。透明導電膜８は避雷針６と導電板５により接地される。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置用タッチパネルに関する。

液晶表示パネルは、外部から飛び込む静電気のインパルスノイズによって画像が乱れたり、回路の誤動作を生じたりすることがある。インパルスノイズの大きさによっては液晶表示パネルが破壊されることもある。静電気による悪影響は液晶表示パネルばかりでなく様々な機器で避ける必要があり、そのため各種の静電気対策が提案されている。以下にそのいくつかを紹介する。

特許文献１には液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、カラーフィルタ基板の視認面に透明導電層が形成され、ＴＦＴ基板には、静電気放電用透明電極と、アースを設けた回路基板に接続するための端子電極と、静電気放電用透明電極と端子電極とを電気的に接続するための静電気放電用メタル配線が形成されている。液晶パネルの角部には透明導電層と静電気放電用透明電極を電気的に接続するための導電材が設けられている。外部からの静電気は、透明導電層、導電材、静電気放電用透明電極、静電気放電用メタル配線、回路基板、アースの順で放電される。

特許文献２には映像機器が記載されている。この映像機器では、導電性部材の基部の側面に設けられた板バネ部を映像表示部の一端部に当接させ、映像表示部が発する電磁波によって生じるノイズを制御回路基板上に設けられた接地部に導くことにより、ノイズを抑制している。また、箱部と蓋部の境界部に近接して導電性部材の垂直片を配し、境界部から侵入する静電気を制御回路基板上に設けられた接地部に導くことにより、映像表示部への静電気の侵入を防止している。

特許文献３には携帯情報端末機などの電子機器が記載されている。この電子機器では、表示パネルの表示領域を除いて、入力表示部を上部シールド板で覆い、この入力表示部の上面における外周部とこれに対応する上部シールド板２１の下面との間に第１クッション材を配置する。第１クッション材に対応する上部シールド板の上面と本体ケースの上部ケースの下面との間には第２クッション材を配置する。そして上部シールド板を板ばねで回路基板のグランドに接続する。かかる構造により、本体ケースの上面に静電気が印加されて入力表示部に流れ込むときに、その静電気を上部シールド板によってグランドに落とすことができるようになっている。

特許文献４には液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、液晶表示パネルにタッチパネルが設けられる。タッチパネルは上部透明板と下部透明板を備え、各透明板に形成された透明電極同士を粘着剤で貼り合わせている。透明電極は粘着剤よりも外側 に露出部分を有し、この露出部分を覆う導電体が、露出部分と空間を介して離間して設けられており、導電体の一部は筐体に付設されている。これにより静電気のノイズが筐体へ導かれ、ノイズの影響が減少する。

タッチパネルが組み合わせられた液晶表示装置において、従来採用された静電気対策の一例を図１１から図１３に示す。液晶表示装置１００は絶縁物質製のキャビネット１０１の内部に液晶表示パネル１０２を配置している。液晶表示パネル１０２の上にはタッチパネル１０３が重ねられる。タッチパネル１０３には液晶表示装置１００自体、あるいは液晶表示装置１００を入力インターフェースとする機器を操作するために所定パターンで透明電極が形成されている。液晶表示パネル１０２とタッチパネル１０３は、キャビネット１０１の下に配置された制御基板１０４に対し、フレキシブル回路基板１０５、１０６で電気的に接続される。

タッチパネル１０３には液晶表示パネル１０２に接する面の外周部に静電気放電用配線１０７が形成されている。静電気放電用配線１０７は金属製である。キャビネット１０１の内部には導電板１０８が配置されている。導電板１０８は図示しない接地配線により液晶表示装置１００のグラウンド部に接続される。導電板１０８はステンレス鋼板などの金属板からなり、その周縁には複数の避雷針１０９が一体形成されている。避雷針１０９の先端は静電気放電用電極１０８に近接する。図１２では避雷針１０９の象徴として十字形状が描かれている。

静電気放電用電極１０７はタッチパネル１０３を透かして視認できるので、これを隠すため、タッチパネル１０３の表面側の周縁には額縁（ベゼル）１１０が取り付けられている。額縁１１０は金属のような光を通さない物質により形成される。額縁１１０はその形状によって避雷針１０９を設ける上での制約となる場合がある。すなわち額縁１１０の幅が狭かったり、平面形状がラウンドフォルムであったりすると、避雷針１０９の数を増やしにくいことがある。しかしながらそのような制約は可能な限り克服されるべきであり、避雷針１０９の数は多いことが好ましい。

静電気を帯びたもの、例えば人体の指先などがタッチパネル１０３に接近すると、図１３に示すように放電が発生することがある。放電した電荷は静電気放電用電極１０７で受け止められ、そこから避雷針１０９に飛び移り、導電板１０８を通じてグラウンド部に流れる。これにより液晶表示パネル１０２に静電気が悪影響を及ぼすという事態が回避される。

特開２０１１−１７０２００号公報 特開２００９−２１７０８４号公報 特開２００５−２０９８６８号公報 特許第４７１３００７号公報

図１１から図１３に示す従来構造のように、タッチパネルまたは液晶表示パネルの外周部に金属製の静電気放電電極を配置する液晶表示装置では、静電気放電用電極を隠すためにある程度の幅を持った額縁が必要となる。複数の液晶表示装置を組み合わせて１個の大画面を構成する場合など、太い額縁は図１４に示す通り全体画像を見る上で甚だしく妨げとなる。複数の液晶表示装置を組み合わせて１個の大画面を構成する場合は、各液晶表示装置の額縁ができるだけ狭く（狭額縁化）されていて、図１５に示すように額縁が目立たないようになっていることが望ましい。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、液晶表示パネルに重ねられ、液晶表示パネルと共に液晶表示装置の一部を構成するタッチパネルにおいて、液晶表示パネルを静電気から保護しつつ液晶表示装置の額縁を狭くできる、新規構造のタッチパネルを提供することを目的とする。

本発明は、液晶表示パネルに重ねられるタッチパネルにおいて、前記タッチパネルの少なくとも１辺の端面に凹凸を形成し、前記凹凸が形成された前記タッチパネルの端面に透明導電膜を形成し、前記透明導電膜が形成された前記タッチパネルの端面を透明な保護体で被覆し、さらに、前記透明導電膜を接地する手段を設けたことを特徴としている。

上記液晶表示装置用タッチパネルにおいて、前記凹凸は、前記タッチパネル端面の長手方向に沿って延びることが好ましい。

上記液晶表示装置用タッチパネルにおいて、前記凹凸は、前記タッチパネル端面に削り加工により形成された溝からなることが好ましい。

上記液晶表示装置用タッチパネルにおいて、前記保護体が前記溝を埋めることが好ましい。

上記液晶表示装置用タッチパネルにおいて、前記透明導電膜を接地する手段は、前記透明導電膜の少なくとも１箇所に近接する避雷針により構成されることが好ましい。

本発明によると、タッチパネルの端面に形成した透明導電膜により、液晶表示パネルに侵入しようとする静電気をグラウンドに逃がすことができるから、液晶表示パネルの画像が静電気で乱れたり、誤動作を生じたりするのを防ぎ、また液晶表示パネルあるいはタッチパネルが静電気による電流で破壊されるのを防ぐことができる。透明導電膜が形成されたタッチパネルの端面を透明な保護体で被覆する構造であるから、額縁で隠さねばならない部分の面積が小さく、額縁は幅の狭いもので間に合い、液晶表示装置の表示可能範囲を拡大することが可能となる。

タッチパネルを含む液晶表示装置の断面図である。 図１と同様の断面図で、静電気が放電されている状態を示すものである。 液晶表示装置用タッチパネルの斜視図で、静電気が放電されている状態を示すものである。 加工開始前の状態を示すタッチパネル素材の断面図である。 端面に溝を削り加工した状態を示すタッチパネル素材の断面図である。 溝に透明導電膜を形成した状態を示すタッチパネル素材の断面図である。 溝に保護体を埋め込んだ状態を示すタッチパネル素材の断面図である。 保護体の余剰部分を削り取った状態を示すタッチパネル素材の断面図である。 他の溝形状を示すタッチパネル素材の断面図である。 さらに他の溝形状を示すタッチパネル素材の断面図である。 タッチパネルを含む従来の液晶表示装置の断面図である。 図１０のタッチパネルの部分平面図である。 図１０のタッチパネルにおける静電気放電作用の説明図である。 太い額縁の液晶表示装置同士を組み合わせて大画面を構成した状態を示すイメージ図である。 細い額縁の液晶表示装置同士を組み合わせて大画面を構成した状態を示すイメージ図である。

本発明に係るタッチパネルを構成要素として含む液晶表示装置１の構造を図１に示す。
液晶表示装置１は絶縁物質製のキャビネット２の内部に液晶表示パネル３を配置している。液晶表示パネル３の上にはタッチパネル４が重ねられる。タッチパネル３には液晶表示装置１自体、あるいは液晶表示装置１を入力インターフェースとする機器を操作するために所定パターンで透明電極が形成されている。液晶表示パネル３とタッチパネル４は図示しないフレキシブル回路基板により図示しない制御基板に電気的に接続される。

キャビネット２の内部にはステンレス鋼板などよりなる導電板５が配置される。導電板５は図示しないアース配線を介して液晶表示装置１のグラウンド部に接続される。導電板５は平板形状であり、キャビネット２を強化する役割も果たす。導電板５はまた、前記図示しない制御基板に対する液晶表示パネル３及びタッチパネル４からのノイズを抑制する役割も果たす。

導電板５の周縁には避雷針６が一体成形されており、避雷針６はその先端をタッチパネル４の端面に近接させている。この端面は後述の透明導電膜が形成される端面であり、タッチパネル４の４辺のうち少なくとも１辺の端面がこれに割り当てられる。避雷針６は少なくとも１個設けられるが、１個で十分という訳ではなく、配置可能である限り、また静電気からの保護という目的に有用である限り、多くの個数を設けておくことが望ましい。

前述の通りタッチパネル４は、少なくとも１辺の端面が透明導電膜形成用の端面として割り当てられる。この端面には凹凸が形成され、この凹凸を利用して透明導電膜が形成される。凹凸としては様々な形状が可能であり、そのような凹凸を備えたタッチパネル４の実施形態を以下に説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態のタッチパネル４では、特に図５にその形状が良く表れている断面半円形の溝７が凹凸を構成するものとされている。溝７の内面には透明導電膜８が形成され、それを覆う形で透明な保護体９が形成される。保護体９が形成されるまでの工程を図４から図８までの図に基づき説明する。

図４にはタッチパネル４の素材であるガラス板１０の断面が示されている。この段階ではガラス板１０には何の加工も施されていない。

図５はガラス板１０の端面に溝７が形成された状態を示している。溝７は削り加工により形成されるものであり、ガラス板１０の端面の長手方向に沿って延びる。ガラス板１０の端面の長手方向と直交する方向に延びる凹凸も考えられるが、長手方向に延びる凹凸とした方が加工効率が良い。なおガラス板１０は薄いので、レーザ加工機で溝７を削り加工するのがよい。

図６は溝７の内面に透明導電膜８が形成された状態を示している。透明導電膜８は、酸化インジウムスズ（indium-tin-oxide：ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（indium-zinc-oxide：ＩＺＯ）などを溝７の内面にコーティングして形成することができる。

ガラス板１０の端面が平面のままである場合、その端面の投影面積が透明導電膜８の面積の上限となる。溝７によりガラス板１０の端面を凹凸形状とすることで、透明導電膜８にガラス板１０の端面投影面積以上の面積を持たせることができる。

次いで図７に示すように、透明導電膜８が形成されたガラス板１０の端面を透明な保護体９で被覆する。溝７の形状を残したまま透明導電膜８が形成されているので、保護体９は溝７を埋める形になる。少なくとも一部が溝７の断面形状と相似形状となっている保護体９を製作し、この保護体９の溝７との相似形状部分を透明導電膜８に貼り合わせることで溝７は埋められる。保護体９の材料は、絶縁性と透明性を確保できるものでありさえすれば、ガラスであっても合成樹脂であっても構わない。

次いで図８に示すように、溝７からはみ出した保護体９を削り取り、ガラス板１０の端面を平らにする。透明導電膜８と保護体９が存在する箇所はガラス板１０の他の箇所とは屈折率が異なるが、その箇所の幅はガラス板１０の厚みよりも狭く、また保護体９が透明であることから、目立ちにくい。この箇所を目隠しするため額縁を設けるとしても、幅の狭い額縁で済む。

図８の状態のガラス板１０の表面に、液晶表示装置１自体あるいは液晶表示装置１を入力インターフェースとする機器を操作するための所定パターンの透明電極を形成し、タッチパネル４の完成品とする。このタッチパネル４をキャビネット２に組み込み、図１に示す液晶表示装置１を完成させる。この時避雷針６の先端はタッチパネル４の端面から露出した透明導電膜８の少なくとも１箇所に近接する。避雷針６が複数個設けられていれば、避雷針６は複数箇所で透明導電膜８に近接することになる。避雷針６の先端は透明導電膜８からの放電が発生する程度に透明導電膜８に近づけておく。

静電気を帯びた物体が液晶表示装置１に接近すると、図２及び図３に示す通り、物体から液晶表示装置１に対して静電気の放電が発生する。静電気は透明導電膜８で受け止められ、透明導電膜８から避雷針６へとさらに放電される。避雷針６に流れた静電気は導電板５を通じてグラウンドへと流れるので、液晶表示パネル３の画像が静電気で乱れたり、誤動作を生じたりすることが防がれる。また液晶表示パネル３あるいはタッチパネル４が静電気による電流で破壊されることが防がれる。

上記の通り第１実施形態では、避雷針６と導電板５が透明導電膜８を接地する手段として機能することになる。スマートフォンやタブレット端末のような無線機器に液晶表示装置１を用いる場合、避雷針方式は無線性能に影響を及ぼすことが少ないので都合が良い。無線性能を気に掛ける必要のない機器であれば、導電板５を透明導電膜８に直接接触させて接地する構成も可能である。

静電気の特性上、一瞬ではあるが大電流が流れるため、透明導電膜８の電流許容量が小さいと透明導電膜８が破断するおそれがある。本実施形態では溝７の中に透明導電膜８を形成するものであるから、透明導電膜８の面積をガラス板１０の端面投影面積以上として大電流に耐えられる面積を確保することができる。

保護体９が透明導電膜８を保護するので、タッチパネル４の端面が他の物体に接触しても透明導電膜８は剥がれない。透明導電膜８を形成する凹凸を、溝形状でなく山形状とすることも考えられるが、溝形状としてそれを保護体９で埋める構成の方が、保護体９自体も剥がれにくくて好都合である。

＜第２実施形態＞
図９にタッチパネル４の第２実施形態を示す。ここでは素材であるガラス板１０に形成される溝７が断面半円形でなく断面三角形となっている。このように溝７の断面形状は半円形以外の形状であってもよい。

＜第３実施形態＞
図１０にタッチパネル４の第３実施形態を示す。ここでは素材であるガラス板１０の端面に断面三角形の細い溝７が複数、並列に形成されている。このように溝７を複数形成することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は液晶表示装置用タッチパネルに広く適用可能である。

１ 液晶表示装置
２ キャビネット
３ 液晶表示パネル
４ タッチパネル
５ 導電板
６ 避雷針
７ 溝
８ 透明導電膜
９ 保護体
１０ ガラス板

Claims (5)

1. 液晶表示パネルに重ねられるタッチパネルにおいて、
   前記タッチパネルの少なくとも１辺の端面に凹凸を形成し、
   前記凹凸が形成された前記タッチパネルの端面に透明導電膜を形成し、
   前記透明導電膜が形成された前記タッチパネルの端面を透明な保護体で被覆し、
   さらに、前記透明導電膜を接地する手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置用タッチパネル。
2. 前記凹凸は、前記タッチパネル端面の長手方向に沿って延びることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用タッチパネル。
3. 前記凹凸は、前記タッチパネル端面に削り加工により形成された溝からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置用タッチパネル。
4. 前記保護体が前記溝を埋めることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置用タッチパネル。
5. 前記透明導電膜を接地する手段は、前記透明導電膜の少なくとも１箇所に近接する避雷針により構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置用タッチパネル。