JP6131123B2 - タッチパネル付表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル付表示装置に関する。

コンピュータ等の情報通信端末の表示画面上に重ねて配置されたタッチパネルを入力装置としたものが広く用いられている。

タッチパネルは、使用者の指などを用いてタッチされたパネル上の座標を認識することにより、処理装置に処理を行なわせる入力装置である。パッチパネルには、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式、容量変化を検出する静電容量結合方式などが知られている。静電容量結合方式は、パネルの透過率が高く表示画質を低下させない点、他の電極との接触がなく耐久性が高い点等から広く用いられている。

近年、情報通信端末に対する小型化・薄型化の要請により、タッチパネル付液晶表示装置もより薄型のものが求められている。特許文献１には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板に画素電極と共通電極の両方が配置されるＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示装置において、液晶表示装置の共通電極をタッチパネルの駆動電極として用いることにより、より薄型化されたタッチパネル付液晶表示装置が開示されている。

特開２００９−２４４９５８号公報

タッチパネル付表示装置の静電容量式のタッチパネルでは、タッチ位置を検出するために表示領域上に一方向に延び、複数並置されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電材料からなる電極が形成されている。このような電極が形成されている領域の光の屈折率は、形成されていない領域の屈折率と異なるため、例えば太陽光等の反射により、電極が形成されている部分が筋状の模様として視認されてしまう場合がある。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、外光がタッチパネル面で反射する場合であっても、観察者に電極の形状が認識されにくいタッチパネル付液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明のタッチパネル付表示装置は、画素がマトリクス状に配置された表示領域を有し、前記画素ごとに階調値に対応する光を出射することにより画像を表示する表示パネルと、前記表示領域に重畳する領域で、接触を検知するための容量を形成する１組の電極のうちの一方の電極であり、一方向に延び、複数の並置された線状の透明な導電材料からなり、線幅が周期的に変化しているタッチパネル電極と、を備えるタッチパネル付表示装置。本発明のタッチパネル付表示装置において、前記線幅は、１０〜３０μｍの範囲で周期的に変化している、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置である。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記タッチパネル電極の形状は、複数の円形状を前記円形状の直径未満の距離だけ前記一方向にずらしながら配置させた数珠つなぎ形状としてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記タッチパネル電極が並置された領域は、前記タッチパネル電極が等間隔で並置されたタッチパネル電極領域と、前記電極領域と前記電極領域との間の前記等間隔より大きな間隔が空いた領域であり、前記一方向に延び、複数の線状の透明な導電材料からなるダミー電極が並置されたダミー電極領域と、を有し、前記ダミー電極は、前記タッチパネル電極と同じ形状であり、前記等間隔で並置されていてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記ダミー電極は、電気的にフローティング又は接地されていてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記並置されるタッチパネル電極の配置のピッチは、３０〜５０μｍであってもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記タッチパネル電極の間の隙間には、平面視において青色の画素の光が出射されるように、画素が配置されていてもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記タッチパネル電極は、駆動パルスが印加される駆動電極と容量を形成する検出電極であってもよい。

また、本発明のタッチパネル付表示装置において、前記表示装置は、画素電極と共通電極との間に形成される電界が液晶組成物の配向を制御することにより透過する光の量を制御する液晶表示装置であり、前記共通電極は、複数に分割され、少なくとも一部が前記接触を検知するための容量を形成する１組の電極のうちの他方の電極であってもよい。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置について示す図である。 図１のタッチパネル付液晶表示パネルの制御構成について示すブロック図である。 図２のタッチパネル制御部により制御される電極の配置について示す図である。 図３のIV−IV線における断面図である。 カラーフィルタ基板に交互に配置された検出領域及びダミー領域について拡大して示す図である。 タッチパネル付表示装置における干渉縞（モアレ）の発生原因について、説明するための断面図である。 図５の２本の検出線及びその隙間から光を出射するカラーフィルタについて、拡大して示す図である。 タッチパネル付表示装置におけるスジ状の明るい部分が発生する原因について、説明するための断面図である。 タッチパネル付表示装置におけるスジ状の明るい部分が発生する原因について、説明するための平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置１００について示す図である。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示装置１００は、タッチパネル付液晶表示パネル２００と、タッチパネル付液晶表示パネル２００を挟むように固定する上フレーム１０１及び下フレーム１０２と、により構成されている。

図２は、図１のタッチパネル付液晶表示パネル２００の制御構成について示すブロック図である。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示パネル２００は、画面表示を行なう液晶表示機能について制御する表示制御部２５２と、画面へのタッチ位置を検出するタッチパネル機能を制御するタッチパネル制御部２５４と、表示制御部２５２及びタッチパネル制御部２５４を統合的に制御するシステム制御部２５６と、により制御されている。タッチパネル付液晶表示装置１００は制御する表示制御部２５２と、タッチパネル制御部２５４と、システム制御部２５６とも有している。

図３は、図２のタッチパネル制御部２５４により制御される電極の配置について示す図である。液晶表示に使用される共通電極は、表示領域の短辺方向に延びる短冊形状であり、タッチパネル制御部２５４から電圧が印加される駆動電極２１３と、駆動電極２１３以外の電極であり、表示領域の短辺方向に延びる短冊形状の非駆動電極２１５とを有し、これらは表示領域に敷き詰められるように配置されている。

一方、共通電極が配置される層とは別の層において、表示領域の長辺方向に延びる複数の検出線２３１（後述）が配置される領域であり、表示領域の短辺方向に複数並置された検出領域２３０と、各検出領域２３０の間に配置され、検出領域２３０と同様に検出線２３１と同様のダミー導電線２４１（後述）が配置されたダミー領域２４０と、が形成されている。また、複数の検出線２３１により検出された信号は、検出領域２３０毎にタッチパネル制御部２５４に入力される。ダミー領域２４０内のダミー導電線２４１は、電気的にフローティングであってもよいし、接地されていてもよい。フローティングとした場合には、タッチ検出の際の補助容量的な機能を有する。なお、図においては、説明のため、検出領域２３０の数等は省略して記載しているが、検出領域２３０の配置のピッチは５ｍｍ程度で、検出領域２３０の幅は７００μｍ程度が望ましく、ダミー領域２４０は、検出領域２３０の間の埋めるように配置されているのが望ましい。

図４には、図３のIV−IV線における断面図が概略的に示されている。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示パネル２００は、不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成され、画素毎に液晶の配向を制御するための回路が形成されたＴＦＴ基板２１０と、入射した光を不図示のカラーフィルタにより画素毎にＲＧＢ各色の波長の光として出射するカラーフィルタ基板２２０と、これらの基板の間にシール剤２２８により封止された液晶組成物からなる液晶層２２７とにより構成されている。

ここで、ＴＦＴ基板２１０には、図４に示されるように、ガラス基板２１１上に画素電極２１２並びに液晶表示における共通電極として機能する駆動電極２１３及び非駆動電極２１５（図３参照）が形成されており、カラーフィルタ基板２２０には、ガラス基板２２１上に検出領域２３０及びダミー領域２４０が形成されている。

図５は、カラーフィルタ基板２２０のガラス基板２２１に交互に配置された検出領域２３０及びダミー領域２４０について拡大して示す図である。この図に示されるように、検出領域２３０及びダミー領域２４０は、それぞれ複数の検出線２３１及び複数のダミー導電線２４１により構成されている。各検出線２３１及びダミー導電線２４１は、複数の円形状をその直径未満の距離だけずらしながら配置させた数珠つなぎ形状をしており、これにより各検出線２３１及び各ダミー導電線２４１は、周期的に線幅を変化させながら延びている。本実施形態では、４本の検出線２３１により構成された検出領域２３０と、４本のダミー導電線２４１により構成されたダミー領域２４０とが、交互に配置された例について示しており、各検出線２３１の間隔、各ダミー導電線２４１の間隔及び検出領域２３０とダミー領域２４０との間隔は、等間隔としている。なお、各検出線２３１の間隔、各ダミー導電線２４１の間隔及び検出領域２３０とダミー領域２４０との間隔は、任意に定めることができ、各検出線２３１の間隔及び各ダミー導電線２４１の間隔は異なっていてもよく、検出領域２３０とダミー領域２４０との間隔とも異なっていてもよい。

この図においては、検出線２３１及びダミー導電線２４１の形状を、上述の数珠つなぎ形状とすることとしたが、周期的に線幅が変化する形状であれば、曲線により定められた形状であっても、直線により定められた形状であっても、これらの両方が用いられる形状であってもよい。

このように線幅が周期的に変化する形状とすることにより、外光がタッチパネル面で反射する場合であっても、検出線２３１及びダミー導電線２４１の電極の形状を視覚的に認識されにくくすることができる。特に、線幅を１０〜３０μｍの範囲で周期的変化させることにより、ほぼ観察者に視覚されないようにすることができる。ここで、検出線２３１又はダミー導電線２４１の配置のピッチは、３０〜５０μｍであることが望ましい。また、このような形状とすることにより、例えば、外光の反射光を均一化する等の機能を有する光学シートを配置する必要がない。

図６は、タッチパネル付表示装置における干渉縞（モアレ）の発生原因について、説明するための断面図である。図６においては、説明のために、カラーフィルタ基板２２０のガラス基板２２１上に形成されている検出線２３１及びダミー導電線２４１と、ガラス基板２２１のＴＦＴ基板２１０側に形成されているＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィルタが並ぶカラーフィルタ層２２４と、が示されている。この図に示されるように、検出線２３１及びダミー導電線２４１の間の隙間から出光する明るい光において、ＲＧＢの光がそれぞれ複数連続しつつ周期的に変化する場合に、この周期と、カラーフィルタのＲＧＢの配置の周期とのずれが、干渉縞の発生原因の一つとして考えられている。

図７は、本実施形態の２本の検出線２３１及びその隙間から光を出射するカラーフィルタについて、拡大して示す図である。この図に示されるように、検出線２３１及びダミー導電線２４１の線幅は周期的に変化するものであるため、２本の検出線２３１の間の隙間から出光する光は、例えばＢ色とＲ色等の複数の色の光となる部分が存在し、単色とはならず、干渉縞の発生を防ぐことができる。また、線幅の周期的変化により、干渉縞の原因となる周期性を変化させているため、これによっても、干渉縞の発生を防ぐことができる。また、干渉縞の発生を抑えることができるため、例えば、干渉縞を認識されにくくする等の機能を有する光学シートを配置する必要がない。

なお、上述の干渉縞の原因は一例であり、他の原因に起因する場合であっても、検出線２３１及びダミー導電線２４１の線幅を周期的に変化させることにより、干渉縞の原因となる周期性を妨げる多くの場合において、本実施形態により、干渉縞の発生を抑えることができる。

図８及び図９は、それぞれタッチパネル付表示装置においてスジ状の明るい部分が発生する原因について、説明するための断面図及び平面図である。図８においては、図６と同様に、検出線２３１及びダミー導電線２４１と、ＲＧＢのカラーフィルタが並ぶカラーフィルタ層２２４とが示されている。この図に示されるように、例えば、Ｇ色の単色発光の際において、検出線２３１及びダミー導電線２４１を介して視覚される光Ｌ１と、検出線２３１やダミー導電線２４１の隙間を通過する光Ｌ２とが存在することにより、光Ｌ２の部分のみが明るく目立って見えてしまう。図９は、図８を平面視した場合の図であり、従来のタッチパネル付表示装置の検出線の形状を用いて、スジ状の明るい部分が発生する原因について示す図である。この図に示されるように、Ｇ色の単色発光の際には、検出線２３１の隙間３０１からのＧ色の光が特に明るく視覚されるため、検出線２３１及びダミー導電線２４１を介して視認される他のＧ色と比較して、スジ状の明るい部分として認識されてしまう。このような視覚的な不具合についても、本実施形態においては、図７に示したように、検出線２３１及びダミー導電線２４１の線幅は周期的に変化するものであるため、検出線２３１及びダミー導電線２４１の間の隙間から出光する光は、例えばＢ色とＲ色等の複数の色の光となる部分が存在し、単色とはならない。そのため、このようなスジ状の明るい部分の発生も抑えることができる。また、これにより、例えば、スジ状の明るい部分を認識されにくくする等の機能を有する光学シートを配置する必要もない。

なお、このスジ状の明るい部分の発生を抑制するために、上述の実施形態に加えて、検出線２３１やダミー導電線２４１の間の隙間に配置される画素の色を、比較的に明るさが視覚されにくい色としてもよい。明るさが視覚されにくい色とは、ＲＧＢでは、特にＢの色であり、Ｂ色の画素を、平面視において検出線２３１やダミー導電線２４１の間の隙間に配置することにより、更に、スジ状の明るい部分の発生を抑えることができる。

なお、本実施形態においては、線幅の周期的に異なる形状を、観察者側に近い側の検出電極に適用することとしたが、観察者側から遠い側に形成された電極に適用するものであってもよく、また、検出電極及び駆動電極のいずれに適用してもよい。

また、本実施形態の表示装置においては、ＲＧＢの画素を有することとしたが、ＲＧＢＷ（白）等異なる色の画素を有する表示装置であってもよい。

また、本実施形態においては、ＩＰＳ方式の液晶表示装置と組み合わされた表示装置内蔵型のタッチパネルであることとしたが、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の表示装置の表示面に取付けるための単独のタッチパネル装置にも適用してもよいし、この他の表示装置内蔵型のタッチパネルにも適用してもよい。

１００ タッチパネル付液晶表示装置、１０１ 上フレーム、１０２ 下フレーム、２００ タッチパネル付液晶表示パネル、２１０ ＴＦＴ基板、２１１ ガラス基板、２１２ 画素電極、２１３ 駆動電極、２１５ 非駆動電極、２２０ カラーフィルタ基板、２２１ ガラス基板、２２４ カラーフィルタ層、２２７ 液晶層、２２８ シール剤、２３０ 検出領域、２３１ 検出線、２４０ ダミー領域、２４１ ダミー導電線、２５２ 表示制御部、２５４ タッチパネル制御部、２５６ システム制御部、３０１ 隙間。

Claims (8)

1. 複数色で複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有し、前記画素ごとに階調値に対応する光を出射することにより画像を表示する表示パネルと、
   前記表示領域に重畳する領域で、接触を検知するための容量を形成する１組の電極のうちの一方の電極であり、一方向に延び、複数の並置された線状の透明な導電材料からなり、線幅が周期的に変化している複数のタッチパネル電極と、を備え、
   隣合う２つの前記タッチパネル電極間には、複数の異なる色の前記画素が配置され、
   前記複数のタッチパネル電極の形状は、複数の円形状を前記円形状の直径未満の距離だけ前記一方向にずらしながら配置させた数珠つなぎ形状である、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
2. 請求項１に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記線幅は、１０〜３０μｍの範囲で周期的に変化している、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
3. 請求項１又は２に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記複数のタッチパネル電極が並置された領域は、
   前記複数のタッチパネル電極が等間隔で並置された複数のタッチパネル電極領域と、
   前記タッチパネル電極領域と前記タッチパネル電極領域との間の前記等間隔より大きな間隔が空いた領域であり、前記一方向に延び、複数の線状の透明な導電材料からなる複数のダミー電極が並置された複数のダミー電極領域と、を有し、
   前記複数のダミー電極は、前記複数のタッチパネル電極と同じ形状であり、前記等間隔で並置されている、とを特徴とするタッチパネル付表示装置。
4. 請求項３に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記複数のダミー電極は、電気的にフローティング又は接地されている、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記並置される複数のタッチパネル電極の配置のピッチは、３０〜５０μｍである、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記複数のタッチパネル電極の間の隙間には、平面視において青色の画素の光が出射されるように、前記複数の画素が配置される、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記複数のタッチパネル電極は、駆動パルスが印加される駆動電極と容量を形成する検出電極である、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタッチパネル付表示装置であって、
   前記表示装置は、画素電極と共通電極との間に形成される電界が液晶組成物の配向を制御することにより透過する光の量を制御する液晶表示装置であり、
   前記共通電極は、複数に分割され、少なくとも一部が前記接触を検知するための前記容量を形成する前記１組の電極のうちの他方の電極である、ことを特徴とするタッチパネル付表示装置。

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