JP3170051B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。
さらに詳しくは、液晶表示画面にタッチすることにより
情報を入力できるタッチパネルを有する液晶表示モジュ
ールおよびそのモジュールを駆動回路などと組み合わせ
た液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえば銀行の自動預金、支
払機やパソコンなどのように、液晶表示画面での指示に
従って該当箇所をタッチすることにより手続を進行する
タッチパネルを有する液晶表示装置が有用されている。

【０００３】この種のタッチパネルを有する液晶表示モ
ジュールの一例である特開昭62- 8194号公報に開示され
ている構成例を図７に示す。図７で上部透明基板12と下
部透明基板13とが、シール剤14で一定間隔に対向して配
置され、その間隙に液晶材料が充填されて液晶層11が形
成されている。この両透明基板の外側にはそれぞれ偏光
板15、16が配置されて表示画面部分の液晶表示モジュー
ルが構成されている。この両透明基板13、14には各画素
ごとの透明電極膜および縦方向または横方向の画素を連
結してマトリックスを形成した信号線が形成され、この
縦方向の電極と横方向の電極を１行また１列ごとに駆動
して両方が交差する画素を駆動する構成になっている。
また、従来のタッチパネルでは、図７に示すように、上
部の偏光板15の裏面に各画素に対応してキー電極Ｋが形
成されている。このキー電極Ｋは透明導電膜で形成さ
れ、該キー電極を前記上部偏光板を介して指で押えるこ
とにより容量の変化を検出して入力を行うものである。

【０００４】この種のキー電極のスイッチはある程度の
強度を有する上部基板を必要とし、また必要に応じてキ
ー電極と上部基板とのあいだにスペーサを介在させ、そ
のスペーサは前記キー電極に相当する箇所をくり抜き、
弾性空間を形成してキー電極が常時ＯＮ状態とならない
ように戻りを良くするなどの方式を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置の
タッチパネル方式は前述のキー電極の形成のように、タ
ッチしたことを検出するタッチセンサを別途設ける必要
がある。そのため表示板全体の厚さが厚くなって大型化
したり余計の工程が増えて製造コストが上昇し、安価な
液晶表示装置がえられないという問題がある。

【０００６】本発明は叙上の問題を解決し、タッチされ
たことを検出するセンサをわざわざ設けることなく、従
来の構成で容易にタッチパネル方式の液晶表示装置をう
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、各画素を構成する透明電極膜および該透明電極膜
を縦方向または横方向に連結した信号線とがそれぞれ形
成された２枚の透明基板と、該２枚の透明基板の信号線
が直交するように前記透明電極膜を対向させて接着され
た該２枚の透明基板のあいだに充填される液晶層と、該
液晶層の両面に形成された信号線により時分割駆動によ
り前記各画素を駆動する駆動回路と、前記透明基板の少
なくとも表示面側の透明基板がフレキシブル性フィルム
基板で形成され、該表示面が押圧されることにより発生
する各画素における前記信号線の間隔の変化を検出する
手段と、前記表示面にタッチすることにより前記信号線
を介して入力される情報により前記各画素の表示を制御
する制御回路とからなり、前記表示面へのタッチ情報の
前記制御回路への入力が、前記時分割駆動により画素駆
動が行われない時間中に前記信号線を介して行われるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】

【作用】本発明によれば、液晶表示モジュールの液晶層
の両側の透明基板に形成された透明電極膜を連結する信
号線がマトリックス状に形成され、立体的に交差した部
分に容量が形成されていることを利用し、表示画面の押
圧により発生する該信号線の両面間の容量変化をたとえ
ば電圧変化に変換し、その電圧変化を検出することによ
り、ある画素の場所にタッチ入力がされたことを検出で
きる。

【００１０】この液晶表示モジュールと、各画素をダイ
ナミック駆動などする駆動回路や制御回路を接続し、タ
ッチ入力による入力信号に基づき、つぎの画面表示をす
る各画素の駆動回路を制御してタッチ入力と画面表示の
両方をタッチセンサなしで行うことができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の考え方を説明するためのマト
リックス液晶表示モジュールの模式的立体回路図であ
る。すなわち、１はたとえば上部透明基板に形成され、
横方向（ｘ軸）に並ぶ各画素をそれぞれ連結した信号線
（コモン電極線）で、２は下部透明基板に形成され、縦
方向（ｙ軸）に並ぶ各画素をそれぞれ連結した信号線
（セグメント電極線）で、これらの信号線は液晶層の各
画素の上下電極に印加される電圧をマトリックス的に制
御して所望の画素を点灯させる構成になっている。この
信号線が形成された上部および下部の透明基板のあいだ
には液晶材料が充填され、その液晶層を介して前述の上
側の信号線１と下側の信号線２が直交するように形成さ
れている。従って横方向の信号線１と縦方向の信号線２
が立体的に交差する部分は液晶層の両端に電極膜が形成
されていることになり、液晶層の抵抗Ｒと液晶層の容量
Ｃが存在し、各立体的交点に図１に示すようなＲ、Ｃの
回路が形成されている。この抵抗Ｒと容量Ｃとは液晶層
の間隔が狭くなれば抵抗Ｒは小さくなり、容量Ｃは大き
くなるように変化する。

【００１２】従って少なくとも上部透明基板を可撓性で
あるフレキシブル性フィルム基板、たとえばポリエステ
ルフィルムを使用し、このフレキシブル性フィルム基板
にＩＴＯや酸化スズ、酸化インジウムなどの透明導電膜
を蒸着などにより形成し、各画素の電極膜および各画素
の横方向または縦方向を連結した信号線を形成しておく
ことにより、表示画面の指定場所を指などでタッチする
と、その部分の透明基板は可撓性であるため押されて上
下の信号線の間隔が狭くなる。その結果前述のように、
タッチして押された部分は容量が大きくなり、その画素
の場所が押されて間隔が変ったことが直ちにわかる。そ
のため、本発明によれば、とくにタッチセンサなどタッ
チされたか否かを検出する部品を形成しなくても、従来
の信号線の構成のままでタッチ入力をすることができ
る。この上部透明基板に形成された信号線１と下部透明
基板に形成された信号線２との関係を上面から見た状態
を図２に示す。

【００１３】図２でＡは信号線１（コモン電極線）と信
号線２（セグメント電極線）の駆動により、その交点の
画素のみが表示されている状態を示し、また、ある画素
Ｐが押されると、そのコモン電極線の位置とセグメント
電極線の位置が出力され、どの画素がタッチされたかを
直ちに検出することができる。

【００１４】この検出信号を図示されていない制御回路
に送り、制御回路からつぎの画面表示の制御指示を駆動
回路に送ることにより、応答に応じてつぎつぎと画面表
示を変える液晶表示装置がえられる。この駆動回路から
の各画素の駆動とタッチによる表示画面からの入力は、
各画素の駆動をダイナミック駆動のような時分割駆動で
行うことにより、画素駆動を行わない時間を利用して表
示画面からの入力を信号線を介してとり入れることがで
き、両方の信号を同一の信号線で送ることができる。こ
のような液晶表示装置が用いられた一例の斜視図を図３
に示す。

【００１５】図３はたとえば銀行の自動預金、支払機に
液晶装置が装着された状態の概略斜視図である。図３で
３は液晶表示モジュールで前述の少なくとも上部透明基
板はフレキシブル性フィルム基板が使用され、電極膜や
信号線が形成された透明基板間に液晶材料が充填され、
両透明基板の外側にはそれぞれ偏光板が配置されて形成
されている。この偏光板はたとえばポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）の薄い膜にヨウ素を吸収させてＰＶＡ偏光
膜とし、その両側にセルロース系フィルムや保護フィル
ムが積層されたもので、シート状になっており、タッチ
することによりタッチ部分が押されて上部の透明基板と
共に変形し、信号線の間隔の変化を検出できる。

【００１６】この液晶モジュール３を自動預金機などの
操作パネル部分に装着し、各画素を駆動する駆動回路
や、その駆動回路に指示を与える制御回路を接続するこ
とにより、画面表示の指示に従って利用者が表示画面の
所定箇所をタッチするだけで手続を進めることができ
る。

【００１７】つぎに、画面の表面がタッチされ、両透明
基板の間隔の変化を検出する手段についてさらに説明す
る。図４(a) は上部の信号線１と下部の信号線２が液晶
層４を介して配置されている状態を示しており、図４
(b) はその一部が押されたときの状態を示している。こ
のように、上部透明基板が押されて液晶層の間隔Ｄが狭
くなると容量Ｃが大きくなり、両電極間の電圧はＱ＝Ｃ
Ｖに従って下がる。従ってたとえば、図５に示すように
一方の電極を一定の抵抗Ｒを介してアースに接続し、そ
の抵抗両端の電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、・・・Ｖ_n を変化しない
（タッチしない）基準電圧Ｖとコンパレータ５で比較す
ることにより、透明基板の間隔Ｄの変化を電圧の変化と
して検出することができる。

【００１８】図６は透明基板の間隔の変化を電圧の変化
として検出するさらに他の実施例を示す図である。図６
で上部の電極膜を連結した信号線（コモン電極線）１と
下部の電極膜を連結した信号線（セグメント電極線）２
とで画素表示のための信号が入力されると共に、信号線
２の電圧を基準電圧Ｖ_ref として読み出し、信号線１を
タッチ出力としてプリアンプ６経由で検出するように
し、その両者間の電圧差をモニターすることにより、タ
ッチにより出力側の電圧の変化を知ることができ、タッ
チ入力を検出できる。

【００１９】前述の偏光板および上部透明基板を介して
タッチすることにより、ある画素または一群の画素のみ
の間隔を変えて検出するため、タッチした部分のみの偏
光板や透明基板が急峻に凹むことが必要である。そのた
めには、両透明基板のあいだに各画素に対応したハニカ
ム構造や連続的に形成された四角形状の枠を有するスペ
ーサを介在させ、その枠内に液晶材料を充填させれば、
各画素ごとに急峻に凹ませることができる。また、凹み
方が急峻でなくなだらかなばあいには、電圧変化のしき
い値を設定しておき、一定電圧を超えないと電圧変化と
してみなさないようにすることもできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、液晶層の両側に配置さ
れる透明基板に上下でマトリックス状に形成される信号
線の立体的に交差する部分の容量変化を利用して、両透
明基板間の間隔の変化、すなわちタッチ入力の有無を検
出するようにしたため、とくにタッチの有無を検出する
タッチセンサを設ける必要がなく、そのためスペーサや
キー電極からの配線を形成する必要もなく、コンパクト
でかつ、耐久性、反応性に優れたタッチパネルを有する
液晶表示モジュールを安価にうることができる。

【００２１】その結果、この液晶モジュールを使用して
画面表示に従ってタッチ入力により手続を進行する自動
機械などに用いることができる安価な液晶表示装置をう
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するためのマトリックス液晶表示
モジュールの模式的立体回路図である。

【図２】上下の透明基板に形成された信号線の関係の上
面図である。

【図３】液晶モジュールが装着された液晶表示装置部分
の概略図である。

【図４】タッチ入力により信号線の間隔が変化する状態
を説明する図である。

【図５】両基板の間隔の変化を電圧の変化として検出す
る例を示す回路図である。

【図６】両基板の間隔の変化を電圧の変化として検出す
る例を示すさらに別の回路図である。

【図７】従来のタッチパネル型の液晶表示モジュールの
分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 上部の信号線（コモン電極線） ２ 下部の信号線（セグメント電極線） ３ 液晶表示モジュール ４ 液晶層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素を構成する透明電極膜および該透
   明電極膜を縦方向または横方向に連結した信号線とがそ
   れぞれ形成された２枚の透明基板と、該２枚の透明基板
   の信号線が直交するように前記透明電極膜を対向させて
   接着された該２枚の透明基板のあいだに充填される液晶
   層と、該液晶層の両面に形成された信号線により時分割
   駆動により前記各画素を駆動する駆動回路と、前記透明
   基板の少なくとも表示面側の透明基板がフレキシブル性
   フィルム基板で形成され、該表示面が押圧されることに
   より発生する各画素における前記信号線の間隔の変化を
   検出する手段と、前記表示面にタッチすることにより前
   記信号線を介して入力される情報により前記各画素の表
   示を制御する制御回路とからなり、前記表示面へのタッ
   チ情報の前記制御回路への入力が、前記時分割駆動によ
   り画素駆動が行われない時間中に前記信号線を介して行
   われることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記透明電極膜の間隔の変化を検出する
   手段が、該間隔の変化による容量の変化を電圧の変化に
   変換して検出する手段であることを特徴とする請求項１
   記載の液晶表示装置。