JPWO2013125191A1

JPWO2013125191A1 - 入力装置

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Publication number: JPWO2013125191A1
Application number: JP2014500905A
Authority: JP
Inventors: 井上　学; 学井上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2015-07-30
Also published as: WO2013125191A1; CN104145239A; KR20140126339A; US20140362049A1

Abstract

静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供する。表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極１８、１９を備えた入力装置であって、前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板１２上に透光性基板１６を有し、前記座標検出電極の一方の電極１８が前記透光性基板１６の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極１９が前記表示パネルの前記前面基板１２上に形成され、前記透光性基板１６が前記表示パネル２の前記前面基板１２上に前記誘電体要素となる接着層１７を介して貼り付けられている。

Description

本開示は、表示画面をタッチすることで入力操作を行う入力装置に関し、特に、誘電体要素を介して配置された電極によりタッチ位置を検出する静電容量結合方式の入力装置に関するものである。

表示画面を使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能を有する入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末等に用いられている。このようなタッチ操作により情報入力を行う入力装置としては、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、タッチ操作をすることにより生じる容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチ操作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など各種方式のものが知られている。

これらの入力方式の中で静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に、抵抗膜方式や光センサ方式では入力装置の透過率が８０％程度と低いのに対し、静電容量結合方式の入力装置は約９０％と透過率が高く、表示画像の画質を低下させないという利点を有する。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するものであるため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触する機械的接触がないため、静電容量結合方式の入力装置は耐久性の点からも有利である。

静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。

特開２０１１−９０４５８号公報

本開示は、抵抗膜方式や光センサ方式に対して利点を有する静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために本開示の入力装置は、表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板上に透光性基板を有し、前記座標検出電極の一方の電極が前記透光性基板の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極が前記表示パネルの前記前面基板上に形成され、前記透光性基板が前記表示パネルの前記前面基板上に前記誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられていることを特徴とする。

本開示の入力装置は、互いに対となる座標検出電極が表示パネルの前面基板上と前面基板上に配置された透光性基板の表示パネル側の表面に形成されている。このため、表示装置として入力装置用の新たな基板等を追加する必要がなく、簡易な構成で入力装置を備えた表示装置を実現することができる。また、座標検出電極の一方の電極を透光性基板に形成することで、容易に低抵抗の電極が形成可能となり座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるとともに、簡易な工程で製造することができるので各種表示装置に容易に適用可能である。

本開示の入力装置を備えた表示装置の概略構成を説明するための構成図である。本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置における、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図である。本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図である。

本開示の入力装置は、表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板上に透光性基板を有し、前記座標検出電極の一方の電極が前記透光性基板の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極が前記表示パネルの前記前面基板上に形成され、前記透光性基板が前記表示パネルの前記前面基板上に前記誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられている。

このような構成を備える本開示の入力装置は、入力装置を構成する互いに対となる座標検出電極の一方の電極が前面基板上に配置された透光性基板の表示パネル側の表面に形成され、他方の電極が表示パネルの前面基板上に形成され、透光性基板を前面基板上に貼り付ける接着層を誘電体要素とするものである。このように、表示パネルの前面基板と表示パネルを保護するため等に配置される透光性基板とこれを接着する接着層を用いて入力装置が形成されるため、入力装置用の基板を新たに追加する必要が無く、タッチ入力機能を備えた表示装置の構成を簡略化することができる。さらに、表示パネルとは別の工程で製造される透光性基板に座標検出電極の一方の電極が形成されるため、高温のプロセスによる加工が可能となり、入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができ、タッチパネルの感度向上及び消費電力の低減を図ることができる。また、表示パネルとは別の工程で製造される透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で入力装置を製造することができるため、各種の表示装置にも容易に適用することができる。

上記構成において、前記表示装置は、前記表示パネルとして液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの前記前面基板上に前記他方の電極を覆うように配置された偏光板と前記接着層とが前記誘電体要素を形成していることが好ましい。このようにすることで、液晶表示パネルに用いられる偏光板を、入力装置の誘電体要素として利用することができる。

以下、本開示にかかる入力装置について、画像表示を行う表示パネルの観察者側に配置されたタッチパネルを例として、図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態で説明するタッチパネルを備えた表示装置の概略構成を説明するための構成図である。

図１において、表示装置における入力装置となる静電容量結合方式のタッチパネル１は、表示パネル２の前面、すなわち、表示画像を観視する観察者側に配置されている。タッチパネル１は、一対の座標検出電極である、受信用のＸ電極ＸＰと送信用のＹ電極ＹＰを有する。Ｘ電極ＸＰは表示パネル２の画像表示面における垂直方向に、Ｙ電極ＹＰは表示パネル２の画像表示面における水平方向に、それぞれ所定の間隔を隔てて複数本が平行に配置され、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは互いに直交するように配置されている。なお、図１では、説明の便宜上、Ｘ電極としてＸＰ１〜ＸＰ４の４本、Ｙ電極としてＹＰ１〜ＹＰ４の４本を示しているが、実際のタッチパネル１においてＸ電極およびＹ電極の本数は４本には限られず、また、Ｘ電極とＹ電極との本数が異なるようにすることも可能である。

表示装置では、表示パネル２に表示された表示画像を観察者である使用者が見ながら、タッチパネル１を操作するため、表示パネル２の表示画像がタッチパネル１を透過する必要があり、タッチパネル１は透過率が高いことが望ましい。なお、表示パネル２としては、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル等の各種の平板型表示パネルを用いることができる。

タッチパネル１のＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは、容量検出部３に接続される。

容量検出部３は、制御演算部４から出力される検出制御信号により制御され、タッチパネル１に含まれる各電極（Ｘ電極、Ｙ電極）を用いて、使用者がタッチパネルをタッチしたことによる容量の変化を検出する。容量検出部３は、送信用のＹ電極より所定の電圧を印加して、受信用のＸ電極により電荷の変化を検出し、このＸ電極の電荷の変化を容量検出信号として制御演算部４に出力する。

制御演算部４は、Ｘ電極の電荷の変化により得られた容量検出信号から信号成分を計算するとともに、Ｙ電極の送信のタイミングとＸ電極の信号成分からタッチ位置の入力座標を演算により求める。

制御システム５は、タッチ操作により制御演算部４から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号として表示制御回路６に転送する。

表示制御回路６は、表示制御信号として制御システム５から転送された表示画像を表示パネル２で表示するための表示信号を生成し、表示パネル２に画像を表示する。

図２は、本実施の形態にかかるタッチパネルと、表示パネルとしての液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。なお、図２においては、液晶表示パネルは、観察者側に配置されている主要構成要素のみを示し、液晶表示パネルで画像表示を行うために液晶表示パネルの背面側、すなわち、タッチパネルが配置されている観察者側とは反対側に配置されるバックライトなどは、省略して示している。

図２において、透光性の背面基板１０上には、複数の透光性の画素電極をマトリクス状に配列して形成するとともに、各画素電極への信号電圧の印加をオンオフするためのスイッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を複数個形成することにより、アクティブマトリクス方式の電極部１１が形成されている。

背面基板１０に対して間隙をあけて観察者側に対向配置される透光性の前面基板１２の内面には、背面基板１０に形成された画素電極に一致させてＲＧＢのカラーフィルタ層１３が形成され、背面基板１０と前面基板１２との間には、液晶を封入することにより液晶層１４が形成されている。また、前面基板１２の観察者側には、図２では図示を省略している背面基板１０のさらに背面側に配置された偏光板と一対となって液晶層１４の透過光を制御する偏光板１５が配置され、これによって液晶表示パネル２が構成されている。

液晶表示パネル２の偏光板１５上には、液晶表示パネル２の割れ防止などの保護機能を果たすための透光性基板１６が、透光性の高分子材料からなる接着層１７を介して貼り付けられて配置されている。この透光性基板１６の接着層１７側には、タッチパネルの座標検出電極の一方のＸ電極（受信用）を構成する透光性の透明電極１８が複数本、所定の間隔をあけて形成されている。また、液晶パネル２の前面基板１２の外面の偏光板１５との間には、透明電極１８と直交してマトリクス状になるように、タッチパネルの座標検出電極の他方のＹ電極（送信用）を構成する透光性の透明電極１９が複数本、所定の間隔をあけて形成されている。このように構成することで、透明電極１８と透明電極１９との間には、偏光板１５および接着層１７からなる誘電体要素を介して静電容量結合が形成される。

この結果、透明電極１８を形成した透光性基板１６と、透明電極１９を形成した液晶パネル２の前面基板１２と、これらの基板間に配置される偏光板１５および接着層１７とによって、静電容量結合方式のタッチパネル１が構成されている。なお、上記の説明では、静電容量結合方式のタッチパネルを構成する一対の電極として、受信用としてＸ電極を、また、送信用としてＹ電極を使用する例を示したが、受信用としてＹ電極、送信用としてＸ電極を使用してもよい。

ここで、透光性基板１６としては、バリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスなどのガラス基板や、ポリイミド、アバマンテートなどの高耐熱樹脂からなる樹脂基板等を使用することができる。

図３は、図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置において、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図であり、図３（ａ）は透光性基板１６に設けられたＸ電極である透明電極１８を示し、図３（ｂ）は液晶パネルの前面基板１２に設けられたＹ電極である透明電極１９を示している。図３（ａ）、図３（ｂ）において、点線で示す領域２０は液晶表示パネルにおける表示領域を示している。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、タッチパネルを構成するそれぞれの透明電極１８、１９には、銀や銅などの低抵抗金属材料からなる引出配線部１８ａ、１９ａが接続されていて、引出配線部１８ａ、１９ａは、透光性基板１６および前面基板１２の表示領域２０外の端部に形成された端子部１８ｂ、１９ｂに電気的に接続されている。

透明電極１８、１９は、いずれも一例として厚さ５０〜２００Åの導電性を有する薄膜により構成され、導電性薄膜としてはＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＡＴＯ（酸化アンチモン錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等を使用することができる。また、透明電極１８はシート抵抗が４０Ω／□程度となるように形成し、透明電極１９はシート抵抗が１５０Ω／□程度となるように形成されていて、使用者側の透光性基板１６に形成する透明電極１８の抵抗値が、液晶表示パネル側である前面基板１２に形成する透明電極１９の抵抗値よりも低くなるようにしている。

図４は、図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図であり、以下図４を用いて、本実施形態にかかる表示装置としての液晶表示装置の製造方法を説明する。

まず、通常の液晶表示パネルの製造工程と同様に、液晶表示パネルを構成する前面基板と背面基板との間に液晶を注入して液晶表示パネルを作製した後、液晶表示パネルの背面基板１０と前面基板１２に対してフッ化水素により化学エッチングを行い、図示しない背面基板１０と前面基板１２の外側表面の研磨を行う。

その後、図４（ａ）に示すように、液晶パネルの前面基板１２の表面にＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、図３（ｂ）に示したようにＹ電極である透明電極１９を形成する。このとき、液晶表示パネルには液晶が注入された状態であるので、ＩＴＯの成膜条件を高温プロセスにすることができず、例えば１２０℃以下で形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は低い値にできない。このようにして形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は、一例として１５０Ω／□程度である。

その後、図３（ｂ）に示した引出配線部１９ａ、端子部１９ｂを前面パネル１２の表面に形成し、端子部１９ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材等により電気的に接続する。

その後、図４（ｂ）に示すように、前面基板１２に透明電極１９上から偏光板１５を貼り付ける。

一方、別の工程により、透光性基板１６に透明電極１８を形成する。この工程では、ガラス基板からなる透光性基板１６表面に、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、図３（ａ）に示したようにＸ電極である透明電極１８を形成する。その後、図３（ａ）に示した引出配線部１８ａ、端子部１８ｂを透光性基板１６上に形成し、端子部１８ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材等により電気的に接続する。このとき、ＩＴＯ膜の成膜条件を２００℃程度以上の高温条件とすることができるので、ＩＴＯ膜の膜厚を厚くすることなく、ＩＴＯ膜のシート抵抗を低い値にすることができる。このようにして形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は、一例として４０Ω／□程度である。

その後、図４（ｃ）に示すように、透明電極１９、偏光板１５を配置した液晶表示パネルに対して、別の工程で作製された透明電極１８を有する透光性基板１６の位置合わせを行った後、図４（ｄ）に示すように、両者を透光性の接着層１７により貼り付けることによりタッチパネルを備えた液晶表示装置を完成品とすることができる。

なお、液晶表示パネルと透光性基板とを接着層１７で貼り付ける接着層１７は、液状の接着材を塗布することにより形成してもよいし、または、シート状の接着材を貼り付けて形成してもよい。また、接着層１７を液晶表示パネルの偏光板１５側に形成した後、この接着層１７に透明電極１８を形成した透光性基板１６を貼り付けてもよいし、透明電極１８を形成した透光性基板１６にあらかじめ接着層１７を形成した後、接着層１７が形成された透光性基板１６を液晶表示パネルの偏光板１５に貼り付けるようにしてもよい。

以上のように本実施形態にかかる入力装置は、表示パネルである液晶表示パネルを構成する基板の内、観察者側に配置された前面基板１２の表面に入力装置の座標検出電極の一方の透明電極１９を形成するとともに、液晶表示パネルの保護のための透光性基板１６の液晶表示パネル側の表面に座標検出電極の他方の透明電極１８を形成し、透明電極１９を覆うように配置された偏光板１５と透光性基板１６を接着する接着層１７とを座標検出電極間に配置された誘電体要素とするものである。

このように本実施形態の入力装置であるタッチパネルは、表示パネルの前面基板１２と、表示パネルを保護するため等に表示パネルの観察者側に配置される透光性基板１６とに座標検出用電極を形成し、透光性基板を接着する接着層１７と液晶表示パネルでの画像表示に必要な偏光板１５とを誘電体要素として利用するものである。このように、液晶表示パネルの構成を用いることで、入力装置用の基板を新たに追加する必要が無く、表示装置の構成を簡略化することができる。また、タッチパネルの一方の電極を、透光性基板１６の液晶表示パネルの前面基板１２と対向する面に配置することで、透光性基板１６側の座標検出電極である透明電極１８は、液晶表示パネルの製造プロセスとは別の製造工程で作製できるため、容易に低抵抗の電極が形成できる高温プロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができる。この結果、本実施形態にかかる入力装置では、タッチパネルの感度向上と消費電力の低減とを図ることができる。

また、本開示の入力装置は、表示パネルの製造プロセスとは別に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、上記実施の形態で説明した液晶表示パネル以外の、高温プロセスを適用することが難しい有機ＥＬ表示パネルを表示パネルとして用いた表示装置にも容易に適用することができる。

なお、表示パネルとして有機ＥＬパネルを用いた場合には、上記実施形態として説明した液晶パネルの背面基板に対応するのは、有機ＥＬパネルのＴＦＴからなる駆動回路と有機層からなる背面基板であり、液晶パネルの前面基板に対応するのは、有機ＥＬパネルの水分や酸素による有機層の劣化を防ぐ目的で形成される封止用のガラス基板である。

また、表示パネルとして有機ＥＬを用いる場合は、上記実施形態として説明した液晶パネルのように前面基板の外側に偏光板が配置されないが、この場合は、入力装置の誘電体要素は、有機ＥＬパネルの前面基板上に形成された透光性基板を接着する接着層が構成する。

以上のように本開示の入力装置は、静電容量結合方式の入力装置としてさまざまな用途に利用可能である。

【書類名】明細書
【発明の名称】入力装置
【技術分野】
本開示は、表示画面をタッチすることで入力操作を行う入力装置に関し、特に、誘電体要素を介して配置された電極によりタッチ位置を検出する静電容量結合方式の入力装置に関するものである。
【背景技術】
表示画面を使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能を有する入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末等に用いられている。このようなタッチ操作により情報入力を行う入力装置としては、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、タッチ操作をすることにより生じる容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチ操作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など各種方式のものが知られている。
これらの入力方式の中で静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に、抵抗膜方式や光センサ方式では入力装置の透過率が８０％程度と低いのに対し、静電容量結合方式の入力装置は約９０％と透過率が高く、表示画像の画質を低下させないという利点を有する。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するものであるため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触する機械的接触がないため、静電容量結合方式の入力装置は耐久性の点からも有利である。
静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２０１１−９０４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
本開示は、抵抗膜方式や光センサ方式に対して利点を有する静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本開示の入力装置は、表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板上に透光性基板を有し、前記座標検出電極の一方の電極が前記透光性基板の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極が前記表示パネルの前記前面基板上に形成され、前記透光性基板が前記表示パネルの前記前面基板上に前記誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
本開示の入力装置は、互いに対となる座標検出電極が表示パネルの前面基板上と前面基板上に配置された透光性基板の表示パネル側の表面に形成されている。このため、表示装置として入力装置用の新たな基板等を追加する必要がなく、簡易な構成で入力装置を備えた表示装置を実現することができる。また、座標検出電極の一方の電極を透光性基板に形成することで、容易に低抵抗の電極が形成可能となり座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるとともに、簡易な工程で製造することができるので各種表示装置に容易に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本開示の入力装置を備えた表示装置の概略構成を説明するための構成図である。
【図２】本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置における、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図である。
【図４】本開示の入力装置の一実施形態であるタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
本開示の入力装置は、表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板上に透光性基板を有し、前記座標検出電極の一方の電極が前記透光性基板の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極が前記表示パネルの前記前面基板上に形成され、前記透光性基板が前記表示パネルの前記前面基板上に前記誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられている。
このような構成を備える本開示の入力装置は、入力装置を構成する互いに対となる座標検出電極の一方の電極が前面基板上に配置された透光性基板の表示パネル側の表面に形成され、他方の電極が表示パネルの前面基板上に形成され、透光性基板を前面基板上に貼り付ける接着層を誘電体要素とするものである。このように、表示パネルの前面基板と表示パネルを保護するため等に配置される透光性基板とこれを接着する接着層を用いて入力装置が形成されるため、入力装置用の基板を新たに追加する必要が無く、タッチ入力機能を備えた表示装置の構成を簡略化することができる。さらに、表示パネルとは別の工程で製造される透光性基板に座標検出電極の一方の電極が形成されるため、高温のプロセスによる加工が可能となり、入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができ、タッチパネルの感度向上及び消費電力の低減を図ることができる。また、表示パネルとは別の工程で製造される透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で入力装置を製造することができるため、各種の表示装置にも容易に適用することができる。
上記構成において、前記表示装置は、前記表示パネルとして液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの前記前面基板上に前記他方の電極を覆うように配置された偏光板と前記接着層とが前記誘電体要素を形成していることが好ましい。このようにすることで、液晶表示パネルに用いられる偏光板を、入力装置の誘電体要素として利用することができる。
以下、本開示にかかる入力装置について、画像表示を行う表示パネルの観察者側に配置されたタッチパネルを例として、図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態で説明するタッチパネルを備えた表示装置の概略構成を説明するための構成図である。
図１において、表示装置における入力装置となる静電容量結合方式のタッチパネル１は、表示パネル２の前面、すなわち、表示画像を観視する観察者側に配置されている。タッチパネル１は、一対の座標検出電極である、受信用のＸ電極ＸＰと送信用のＹ電極ＹＰを有する。Ｘ電極ＸＰは表示パネル２の画像表示面における垂直方向に、Ｙ電極ＹＰは表示パネル２の画像表示面における水平方向に、それぞれ所定の間隔を隔てて複数本が平行に配置され、Ｘ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは互いに直交するように配置されている。なお、図１では、説明の便宜上、Ｘ電極としてＸＰ１〜ＸＰ４の４本、Ｙ電極としてＹＰ１〜ＹＰ４の４本を示しているが、実際のタッチパネル１においてＸ電極およびＹ電極の本数は４本には限られず、また、Ｘ電極とＹ電極との本数が異なるようにすることも可能である。
表示装置では、表示パネル２に表示された表示画像を観察者である使用者が見ながら、タッチパネル１を操作するため、表示パネル２の表示画像がタッチパネル１を透過する必要があり、タッチパネル１は透過率が高いことが望ましい。なお、表示パネル２としては、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル等の各種の平板型表示パネルを用いることができる。
タッチパネル１のＸ電極ＸＰとＹ電極ＹＰとは、容量検出部３に接続される。
容量検出部３は、制御演算部４から出力される検出制御信号により制御され、タッチパネル１に含まれる各電極（Ｘ電極、Ｙ電極）を用いて、使用者がタッチパネルをタッチしたことによる容量の変化を検出する。容量検出部３は、送信用のＹ電極より所定の電圧を印加して、受信用のＸ電極により電荷の変化を検出し、このＸ電極の電荷の変化を容量検出信号として制御演算部４に出力する。
制御演算部４は、Ｘ電極の電荷の変化により得られた容量検出信号から信号成分を計算するとともに、Ｙ電極の送信のタイミングとＸ電極の信号成分からタッチ位置の入力座標を演算により求める。
制御システム５は、タッチ操作により制御演算部４から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号として表示制御回路６に転送する。
表示制御回路６は、表示制御信号として制御システム５から転送された表示画像を表示パネル２で表示するための表示信号を生成し、表示パネル２に画像を表示する。
図２は、本実施の形態にかかるタッチパネルと、表示パネルとしての液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。なお、図２においては、液晶表示パネルは、観察者側に配置されている主要構成要素のみを示し、液晶表示パネルで画像表示を行うために液晶表示パネルの背面側、すなわち、タッチパネルが配置されている観察者側とは反対側に配置されるバックライトなどは、省略して示している。
図２において、透光性の背面基板１０上には、複数の透光性の画素電極をマトリクス状に配列して形成するとともに、各画素電極への信号電圧の印加をオンオフするためのスイッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を複数個形成することにより、アクティブマトリクス方式の電極部１１が形成されている。
背面基板１０に対して間隙をあけて観察者側に対向配置される透光性の前面基板１２の内面には、背面基板１０に形成された画素電極に一致させてＲＧＢのカラーフィルタ層１３が形成され、背面基板１０と前面基板１２との間には、液晶を封入することにより液晶層１４が形成されている。また、前面基板１２の観察者側には、図２では図示を省略している背面基板１０のさらに背面側に配置された偏光板と一対となって液晶層１４の透過光を制御する偏光板１５が配置され、これによって液晶表示パネル２が構成されている。
液晶表示パネル２の偏光板１５上には、液晶表示パネル２の割れ防止などの保護機能を果たすための透光性基板１６が、透光性の高分子材料からなる接着層１７を介して貼り付けられて配置されている。この透光性基板１６の接着層１７側には、タッチパネルの座標検出電極の一方のＸ電極（受信用）を構成する透光性の透明電極１８が複数本、所定の間隔をあけて形成されている。また、液晶パネル２の前面基板１２の外面の偏光板１５との間には、透明電極１８と直交してマトリクス状になるように、タッチパネルの座標検出電極の他方のＹ電極（送信用）を構成する透光性の透明電極１９が複数本、所定の間隔をあけて形成されている。このように構成することで、透明電極１８と透明電極１９との間には、偏光板１５および接着層１７からなる誘電体要素を介して静電容量結合が形成される。
この結果、透明電極１８を形成した透光性基板１６と、透明電極１９を形成した液晶パネル２の前面基板１２と、これらの基板間に配置される偏光板１５および接着層１７とによって、静電容量結合方式のタッチパネル１が構成されている。なお、上記の説明では、静電容量結合方式のタッチパネルを構成する一対の電極として、受信用としてＸ電極を、また、送信用としてＹ電極を使用する例を示したが、受信用としてＹ電極、送信用としてＸ電極を使用してもよい。
ここで、透光性基板１６としては、バリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスなどのガラス基板や、ポリイミド、アダマンテート（商品名：登録商標）などの高耐熱樹脂からなる樹脂基板等を使用することができる。
図３は、図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置において、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図であり、図３（ａ）は透光性基板１６に設けられたＸ電極である透明電極１８を示し、図３（ｂ）は液晶パネルの前面基板１２に設けられたＹ電極である透明電極１９を示している。図３（ａ）、図３（ｂ）において、点線で示す領域２０は液晶表示パネルにおける表示領域を示している。
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、タッチパネルを構成するそれぞれの透明電極１８、１９には、銀や銅などの低抵抗金属材料からなる引出配線部１８ａ、１９ａが接続されていて、引出配線部１８ａ、１９ａは、透光性基板１６および前面基板１２の表示領域２０外の端部に形成された端子部１８ｂ、１９ｂに電気的に接続されている。
透明電極１８、１９は、いずれも一例として厚さ５０〜２００Åの導電性を有する薄膜により構成され、導電性薄膜としてはＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＡＴＯ（酸化アンチモン錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等を使用することができる。また、透明電極１８はシート抵抗が４０Ω／□程度となるように形成し、透明電極１９はシート抵抗が１５０Ω／□程度となるように形成されていて、使用者側の透光性基板１６に形成する透明電極１８の抵抗値が、液晶表示パネル側である前面基板１２に形成する透明電極１９の抵抗値よりも低くなるようにしている。
図４は、図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図であり、以下図４を用いて、本実施形態にかかる表示装置としての液晶表示装置の製造方法を説明する。
まず、通常の液晶表示パネルの製造工程と同様に、液晶表示パネルを構成する前面基板と背面基板との間に液晶を注入して液晶表示パネルを作製した後、液晶表示パネルの背面基板１０と前面基板１２に対してフッ化水素により化学エッチングを行い、図示しない背面基板１０と前面基板１２の外側表面の研磨を行う。
その後、図４（ａ）に示すように、液晶パネルの前面基板１２の表面にＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、図３（ｂ）に示したようにＹ電極である透明電極１９を形成する。このとき、液晶表示パネルには液晶が注入された状態であるので、ＩＴＯの成膜条件を高温プロセスにすることができず、例えば１２０℃以下で形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は低い値にできない。このようにして形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は、一例として１５０Ω／□程度である。
その後、図３（ｂ）に示した引出配線部１９ａ、端子部１９ｂを前面パネル１２の表面に形成し、端子部１９ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材等により電気的に接続する。
その後、図４（ｂ）に示すように、前面基板１２に透明電極１９上から偏光板１５を貼り付ける。
一方、別の工程により、透光性基板１６に透明電極１８を形成する。この工程では、ガラス基板からなる透光性基板１６表面に、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、図３（ａ）に示したようにＸ電極である透明電極１８を形成する。その後、図３（ａ）に示した引出配線部１８ａ、端子部１８ｂを透光性基板１６上に形成し、端子部１８ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材等により電気的に接続する。このとき、ＩＴＯ膜の成膜条件を２００℃程度以上の高温条件とすることができるので、ＩＴＯ膜の膜厚を厚くすることなく、ＩＴＯ膜のシート抵抗を低い値にすることができる。このようにして形成されるＩＴＯ膜のシート抵抗は、一例として４０Ω／□程度である。
その後、図４（ｃ）に示すように、透明電極１９、偏光板１５を配置した液晶表示パネルに対して、別の工程で作製された透明電極１８を有する透光性基板１６の位置合わせを行った後、図４（ｄ）に示すように、両者を透光性の接着層１７により貼り付けることによりタッチパネルを備えた液晶表示装置を完成品とすることができる。
なお、液晶表示パネルと透光性基板とを接着層１７で貼り付ける接着層１７は、液状の接着材を塗布することにより形成してもよいし、または、シート状の接着材を貼り付けて形成してもよい。また、接着層１７を液晶表示パネルの偏光板１５側に形成した後、この接着層１７に透明電極１８を形成した透光性基板１６を貼り付けてもよいし、透明電極１８を形成した透光性基板１６にあらかじめ接着層１７を形成した後、接着層１７が形成された透光性基板１６を液晶表示パネルの偏光板１５に貼り付けるようにしてもよい。
以上のように本実施形態にかかる入力装置は、表示パネルである液晶表示パネルを構成する基板の内、観察者側に配置された前面基板１２の表面に入力装置の座標検出電極の一方の透明電極１９を形成するとともに、液晶表示パネルの保護のための透光性基板１６の液晶表示パネル側の表面に座標検出電極の他方の透明電極１８を形成し、透明電極１９を覆うように配置された偏光板１５と透光性基板１６を接着する接着層１７とを座標検出電極間に配置された誘電体要素とするものである。
このように本実施形態の入力装置であるタッチパネルは、表示パネルの前面基板１２と、表示パネルを保護するため等に表示パネルの観察者側に配置される透光性基板１６とに座標検出用電極を形成し、透光性基板を接着する接着層１７と液晶表示パネルでの画像表示に必要な偏光板１５とを誘電体要素として利用するものである。このように、液晶表示パネルの構成を用いることで、入力装置用の基板を新たに追加する必要が無く、表示装置の構成を簡略化することができる。また、タッチパネルの一方の電極を、透光性基板１６の液晶表示パネルの前面基板１２と対向する面に配置することで、透光性基板１６側の座標検出電極である透明電極１８は、液晶表示パネルの製造プロセスとは別の製造工程で作製できるため、容易に低抵抗の電極が形成できる高温プロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができる。この結果、本実施形態にかかる入力装置では、タッチパネルの感度向上と消費電力の低減とを図ることができる。
また、本開示の入力装置は、表示パネルの製造プロセスとは別に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、上記実施の形態で説明した液晶表示パネル以外の、高温プロセスを適用することが難しい有機ＥＬ表示パネルを表示パネルとして用いた表示装置にも容易に適用することができる。
なお、表示パネルとして有機ＥＬパネルを用いた場合には、上記実施形態として説明した液晶パネルの背面基板に対応するのは、有機ＥＬパネルのＴＦＴからなる駆動回路と有機層からなる背面基板であり、液晶パネルの前面基板に対応するのは、有機ＥＬパネルの水分や酸素による有機層の劣化を防ぐ目的で形成される封止用のガラス基板である。
また、表示パネルとして有機ＥＬを用いる場合は、上記実施形態として説明した液晶パネルのように前面基板の外側に偏光板が配置されないが、この場合は、入力装置の誘電体要素は、有機ＥＬパネルの前面基板上に形成された透光性基板を接着する接着層が構成する。
【産業上の利用可能性】
以上のように本開示の入力装置は、静電容量結合方式の入力装置としてさまざまな用途に利用可能である。

Claims

表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、
前記表示装置は、表示パネルの前記観察者側に配置された前面基板上に透光性基板を有し、前記座標検出電極の一方の電極が前記透光性基板の前記表示パネル側の表面に形成され、前記座標検出電極の他方の電極が前記表示パネルの前記前面基板上に形成され、前記透光性基板が前記表示パネルの前記前面基板上に前記誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられていることを特徴とする入力装置。
前記表示装置は、前記表示パネルとして液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの前記前面基板上に前記他方の電極を覆うように配置された偏光板と前記接着層とが前記誘電体要素を形成している請求項１に記載の入力装置。