JPWO2016136662A1 - タッチセンサ付き表示装置 - Google Patents

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Abstract

サブ画素の配列パターンとタッチ検出電極のスリットのパターンとが干渉して発生するモアレを抑制する。タッチセンサ付き表示装置は、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示パネルと、第1の方向に伸びるタッチ駆動電極と、第1の方向と直交する第2の方向に伸びるタッチ検出電極とを備える。タッチ検出電極には、ジグザグ形状に繰り返し折れ曲がりつつ第2の方向に伸びるスリットが第1の方向に並んで複数設けられている。第1の方向で隣り合うスリットの配置間隔aは、第1の方向で隣り合う複数の表示画素の配置間隔をb、第2の方向を基準としたときのスリットの角度をθ、0以上の整数をnとしたとき、a=b×(0.725+n)×√3÷(2×cosθ)の関係を有する。スリットの折り返し幅は、1つの表示画素を構成する複数のサブ画素のうち、第1の方向で隣り合うサブ画素の中心間距離×{(サブ画素の色数+1)以上の自然数}である。

Description

本発明は、タッチセンサ付き表示装置に関する。
特許文献1には、タッチ駆動電極及びタッチ検出電極を備えたタッチセンサ付き表示装置が開示されている。このタッチセンサ付き表示装置では、人間の目からタッチ検出電極を目立たなくするために、タッチ検出電極にスリットを設けている。
特開2014−130537号公報
しかしながら、マトリクス状に配置された複数の表示画素を構成するサブ画素の配列パターンと、タッチ検出電極のスリットのパターンとが干渉すると、モアレが発生して、表示装置の表示品質が低下する。
本発明は、表示画素を構成するサブ画素の配列パターンと検出電極のスリットのパターンとが干渉するのを抑制したタッチセンサ付き表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態におけるタッチセンサ付き表示装置は、第1基板、前記第1基板と対向する第2基板、及び前記第1基板と前記第2基板との間に挟まれ、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示機能層を備えた表示パネルと、前記第1基板及び前記第2基板の間に設けられ、第1の方向に伸びるタッチ駆動電極と、前記第2基板に対して前記タッチ駆動電極とは反対側の面に設けられ、前記第1の方向と直交する第2の方向に伸びるタッチ検出電極と、を備え、前記タッチ検出電極には、ジグザグ形状に繰り返し折れ曲がりつつ前記第2の方向に伸びるスリットが前記第1の方向に並んで複数設けられており、前記第1の方向において隣り合う前記スリットの配置間隔aは、前記第1の方向において隣り合う前記複数の表示画素の配置間隔をb、前記第2の方向を基準としたときの前記スリットの角度をθ、0以上の整数をnとしたときに、a=b×(0.725+n)×√3÷(2×cosθ)の関係を有し、ジグザグ形状の前記スリットの折り返し幅は、1つの表示画素を構成する複数のサブ画素のうち、前記第1の方向において隣り合うサブ画素の中心間距離×{(サブ画素の色数+1)以上の自然数}である。
本発明によれば、サブ画素の配列パターンとタッチ検出電極のスリットのパターンとが干渉することに起因するモアレの発生を抑制して、表示装置の表示品質を向上させることができる。
図1は、一実施の形態におけるタッチセンサ付き表示装置の断面構成を示す図である。 図2は、一実施の形態におけるタッチセンサ付き表示装置の平面図である。 図3は、タッチセンサ機能付き液晶パネルの概略断面図である。 図4は、タッチセンサ機能付き液晶パネルを構成するアレイ基板の表示部における平面構成を示す拡大平面図である。 図5は、タッチセンサ機能付き液晶パネルを構成するCF基板の表示部における平面構成を示す拡大平面図である。 図6は、タッチ駆動電極及びタッチ検出電極の配置構成を示す平面図である。 図7は、タッチ検出電極に設けられているスリットの形状を説明するための図である。 図8は、カラーフィルタの配置の一例を示す図である。 図9は、図8に示すカラーフィルタの配置図に、図7に示すタッチ検出電極の構成図を重ねた図である 図10Aは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.000倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図10Bは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.225倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図10Cは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.250倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図10Dは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.500倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図10Eは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.725倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図10Fは、 スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの2.000倍として、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図11Aは、スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.725倍として、白黒の縦のストライプ表示した場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図11Bは、スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.725倍として、白黒の千鳥表示をした場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図11Cは、スリットの配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.725倍として、RGBの千鳥表示をした場合の表示画面の一部を拡大した図である。 図12Aは、白黒の縦のストライプ表示の表示方法を説明するための図である。 図12Bは白黒の千鳥表示の表示方法を説明するための図である。 図12Cは白黒の千鳥表示の表示方法を説明するための図である。
本発明の一実施形態におけるタッチセンサ付き表示装置は、第1基板、前記第1基板と対向する第2基板、及び前記第1基板と前記第2基板との間に挟まれ、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示機能層を備えた表示パネルと、前記第1基板及び前記第2基板の間に設けられ、第1の方向に伸びるタッチ駆動電極と、前記第2基板に対して前記タッチ駆動電極とは反対側の面に設けられ、前記第1の方向と直交する第2の方向に伸びるタッチ検出電極と、を備え、前記タッチ検出電極には、ジグザグ形状に繰り返し折れ曲がりつつ前記第2の方向に伸びるスリットが前記第1の方向に並んで複数設けられており、前記第1の方向において隣り合う前記スリットの配置間隔aは、前記第1の方向において隣り合う前記複数の表示画素の配置間隔をb、前記第2の方向を基準としたときの前記スリットの角度をθ、0以上の整数をnとしたときに、a=b×(0.725+n)×√3÷(2×cosθ)の関係を有し、ジグザグ形状の前記スリットの折り返し幅は、1つの表示画素を構成する複数のサブ画素のうち、前記第1の方向において隣り合うサブ画素の中心間距離×{(サブ画素の色数+1)以上の自然数}である(第1の構成)。
第1の構成によれば、サブ画素の配列パターンとタッチ検出電極のスリットのパターンとが干渉することに起因するモアレの発生を抑制して、表示装置の表示品質を向上させることができる。
第1の構成において、前記スリットの幅は20μm以下である(第2の構成)。
第2の構成によれば、モアレの発生を抑制して、表示装置の表示品質を向上させることができる。
第1または第2の構成において、前記スリットの配置間隔aは175μm以下である(第3の構成)。
第3の構成によれば、モアレの発生を抑制して、表示装置の表示品質を向上させることができる。
第1から第3のいずれかの構成において、前記スリットの角度θは25度以上45度以下である(第4の構成)。
第4の構成によれば、モアレの発生を抑制して、表示装置の表示品質を向上させることができる。
[実施の形態]
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
図1は、一実施の形態におけるタッチセンサ付き表示装置10の断面構成を示す図である。図2は、一実施の形態におけるタッチセンサ付き表示装置10の平面図である。タッチセンサ付き表示装置10は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11と、バックライト装置(照明装置)13と、ベゼル14と、筐体15と、カバー16とを備える。このタッチセンサ付き表示装置10は、カバー16が設けられている側が表側であり、筐体15が設けられている側が裏側である。
タッチセンサ機能付き液晶パネル11は、画像を表示する機能と、タッチ位置を検出するタッチセンサ機能とを有する。具体的に、タッチセンサ機能付き液晶パネル11は、一対の基板間に、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示機能層を備えた液晶パネル(表示パネル)と、液晶パネルの一対の基板の間に設けられたタッチ駆動電極と、表示パネルの表側の基板の表側に設けられたタッチ検出電極とを備えた構成となっている。
バックライト装置13は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11に向けて光を照射する外部光源である。
カバー16は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11を保護するため、タッチセンサ機能付き液晶パネル11に対して外側に配置されている。このカバー16は、例えば強化ガラスなどの耐衝撃性能に優れた材料からなるものである。タッチセンサ機能付き液晶パネル11、及びカバー16は、間にほぼ透明な接着剤(図示せず)を介在させることで相互に固着されて一体化されている。
ベゼル14は、カバー16、及びタッチセンサ機能付き液晶パネル11をバックライト装置13との間で一括して保持する。筐体15は、ベゼル14が取り付けられるとともに、バックライト装置13を収容する。
図3は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11の概略断面図である。図4は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11を構成するアレイ基板の表示部における平面構成を示す拡大平面図である。図5は、タッチセンサ機能付き液晶パネル11を構成するCF基板の表示部における平面構成を示す拡大平面図である。
タッチセンサ機能付き液晶パネル11は、図3に示すように、一対の透明な(透光性に優れた)基板11a、11bと、両基板11a、11b間に介在する液晶層11cとを備える。液晶層11cは、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む。両基板11a、11bが液晶層11cの厚さ分のセルギャップを維持した状態で図示しないシール剤によって貼り合わせられている。
対向する両基板11a、11bは、それぞれほぼ透明なガラス基板を備えており、それぞれのガラス基板上に既知のフォトリソグラフィ法などによって複数の膜が積層された構成となっている。両基板11a、11bのうち表側(正面側)がCF基板(第1基板)11aであり、裏側(背面側)がアレイ基板(第2基板)11bである。
両基板11a、11bの内面側には、図3に示すように、液晶層11cに含まれる液晶分子を配向させるための配向膜11d、11eがそれぞれ形成されている。また、両基板11a、11bの外面側には、それぞれ偏光板11f、11gが張り付けられている。
アレイ基板11bの内面側(液晶層11c側、CF基板11aとの対向面側)には、図3及び図4に示すように、スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)17及び画素電極18が複数、マトリクス状に設けられている。これらTFT17及び画素電極18を取り囲むように、格子状をなすゲート配線19及びソース配線20が配設されている。換言すると、格子状をなすゲート配線19及びソース配線20の交差部に、TFT17及び画素電極18が行列上に並列配置されている。
ゲート配線19とソース配線20はそれぞれ、TFT17のゲート電極とソース電極に接続され、画素電極18は、TFT17のドレイン電極に接続されている。また、画素電極18は、平面視で縦長の方形状(矩形状)をなすとともに、ITO(Indium Tin Oxide)またはZnO(Zinc Oxide)などの透光性及び導電性に優れた材料を用いた透光性導電膜からなる。
一方、CF基板11aには、図3及び図5に示すように、R(赤)、G(緑)、B(青)等の各着色部がアレイ基板11b側の各画素電極18と平面視で重畳するように、マトリクス状に配置されたカラーフィルタ11hが設けられている。カラーフィルタ11hをなす各着色部間には、混色を防ぐための略格子状の遮光層(ブラックマトリクス)11iが形成されている。遮光層11iは、上記したゲート配線19及びソース配線20と平面視で重畳する配置となっている。カラーフィルタ11h及び遮光層11iの表面全体には、アレイ基板11b側の画素電極18と対向する対向電極11jが設けられている。
当該タッチセンサ機能付き液晶パネル11では、図3から図5に示すように、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の着色部及びそれらと対向する3つの画素電極18の組によって表示単位である1つの表示画素が構成されている。表示画素は、Rの着色部を有する赤色サブ画素と、Gの着色部を有する緑色サブ画素と、Bの着色部を有する青色サブ画素とからなる。これら各色のサブ画素は、液晶パネル11の板面において行方向(X軸方向)に沿って繰り返し並べて配されることで、画素群を構成しており、この画素群が列方向(Y軸方向)に沿って多数並んで配されている。すなわち、複数の表示画素がマトリクス上に配置されている。本実施形態では、サブ画素がいわゆるストライプ配列となっている。
続いて、タッチセンサ機能について説明する。タッチセンサ機能付き液晶パネル11は、タッチセンサを構成するタッチ駆動電極61及びタッチ検出電極62を備える。図3に示すように、タッチ駆動電極61は、CF基板11aの裏側(液晶層11c側)に設けられており、タッチ検出電極62は、CF基板11aの表側に設けられている。より具体的には、タッチ駆動電極61は、CF基板11aとカラーフィルタ11h及び遮光層11iとの間に設けられている。また、タッチ検出電極62は、CF基板11aと偏光板11fとの間に設けられている。このタッチセンサは、いわゆる投影型静電容量方式であり、その検出方式は相互容量方式である。
図6は、タッチ駆動電極61及びタッチ検出電極62の配置構成を示す平面図である。X軸方向に伸びているタッチ駆動電極61は、所定の間隔でY軸方向に複数設けられている。また、Y軸方向に伸びているタッチ検出電極62は、所定の間隔でX軸方向に複数設けられている。タッチ駆動電極61及びタッチ検出電極62は、ITO(Indium Tin Oxide)やZnO(Zinc Oxide)などの透光性及び導電性に優れた材料からなる導電膜により構成されている。
タッチ位置を検出する方法について簡単に説明しておく。タッチ駆動電極61に対して入力信号を順次に走査する形で入力し、タッチ検出電極62から出力される出力信号を検出する。タッチセンサ付き表示装置10の表面のいずれかの領域がタッチされると、その位置におけるタッチ駆動電極61とタッチ検出電極62との間の静電容量が変化する。タッチ検出電極62から出力される出力信号に基づいて、静電容量の変化した位置を検出し、検出した位置をタッチ位置として特定する。
CF基板11aの表側に設けられている複数のタッチ検出電極62の間には、ダミー電極63が設けられている。すなわち、所定の間隔でX軸方向に複数設けられているタッチ検出電極62のそれぞれの間に、Y軸方向に伸びるダミー電極63が複数設けられている。
ダミー電極63は、CF基板11aの表側において、タッチ検出電極62が設けられている位置と、設けられていない位置とで透光率等が変わってしまうのを防ぐために設けられている。従って、ダミー電極63も、タッチ検出電極62と同様の材料、すなわちITOやZnOなどの透光性に優れた材料からなる導電膜により構成されている。なお、ダミー電極63は、他の配線や電極と接続されておらず、電気的に浮いた状態となっている。
タッチ検出電極62、及びダミー電極63は、透明ではあるが、所定の屈折率を有している。このため、タッチ検出電極62、及びダミー電極63には、タッチセンサ付き液晶表示装置10を見たときに、タッチ検出電極62、及びダミー電極63がそれぞれ目立たなくなるようにするために、複数のスリットが設けられている。
図7は、タッチ検出電極62に設けられているスリットの形状を説明するための図である。図示は省略するが、ダミー電極63にも同じ形状のスリットが設けられている。
タッチ検出電極62は、透光性導電膜が形成されている複数の電極部621と、複数の電極部621の間に設けられた複数のスリット622により構成されている。スリット622は、ジグザグ形状に繰り返し折れ曲がりつつ、スリット全体としてY軸方向に伸びている。すなわち、スリット622は、第1の方向に伸びる第1方向直線部622aと、第1の方向とは異なる第2の方向に伸びる第2方向直線部622bとからなる。ここでは、第1方向直線部622aと第2方向直線部622bのX軸方向の幅、及びY軸方向の長さは同じものとする。
本実施形態では、平面視でX軸方向に隣り合うスリット622の配置間隔aは、平面視でX軸方向に隣り合う複数の表示画素の配置間隔をb、Y軸方向を基準としたときのスリット622の角度をθ、0以上の整数をn(n=0、1、2、…)としたときに、次式(1)の関係を有する。
a=b×(0.725+n)×√3÷(2×cosθ) …(1)
また、ジグザグ形状のスリット622の折り返し幅cは、1表示画素を構成する複数のサブ画素のうち、X軸方向に隣り合うサブ画素の中心間距離×{(サブ画素の色数+1)以上の自然数}に設定する。スリット622の折り返し幅cとは、第1方向直線部622a(または第2方向直線部622b)のX軸方向の幅のことである。例えば、サブ画素がR(赤)、G(緑)、B(青)の3色に対応する場合、スリット622の折り返し幅cは、サブ画素の中心間距離×(4以上の自然数)とする。本実施形態では、スリット622の折り返し幅cを、サブ画素の中心間距離×4とする。
スリット622のX軸方向の幅dは20μm以下であることが好ましい。また、X軸方向に隣り合うスリット622の配置間隔aは、175μm以下であることが好ましい。
スリット622の角度θは25度〜45度であることが好ましく、本実施形態では、30度としている。
図8は、カラーフィルタ11hの配置の一例を示す図である。また、図9は、図8に示すカラーフィルタの配置図に、図7に示すタッチ検出電極62の構成図を重ねた図である。図9では、スリット622の配置間隔aとともに、表示画素の配置間隔bも示している。ただし、スリット622の配置間隔aは、式(1)において、n=1、θ=30度としたときの配置間隔、すなわち、表示画素の配置間隔bの1.725倍としている。
図10A〜図10Fは、表示画素の配置間隔bに対するスリット622の配置間隔aを変えたときの表示画面の見え方の違いを示す図である。図10A〜図10Fではそれぞれ、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の一部を拡大している。図10A〜図10Fではそれぞれ、スリット622の配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.000倍、1.225倍、1.250倍、1.500倍、1.725倍、2.000倍としている。
スリット622の配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.000倍とした場合、図10Aに示すように、幅が広い横線がモアレとして見える。スリット622の配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.225倍や1.250倍とした場合、図10Bや図10Cに示すように、細かい斜めの線がモアレとして見える。スリット622の配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.500倍や2.000倍とした場合、図10Dや図10Fに示すように、幅が広い横線がモアレとして見える。
これに対して、式(1)の関係を満たすように、スリット622の配置間隔aを表示画素の配置間隔bの1.725倍とした場合、図10Eに示すように、はっきりとしたモアレは見られない。
図10Eでは、式(1)を満たすようにスリット622の配置間隔aを設定し、表示画面全体を白色表示した場合の表示画面の見え方を示した。式(1)を満たすようにスリット622の配置間隔aを設定し、白色表示以外の表示をした場合の表示画面の見え方についても説明しておく。
図11A〜図11Cは、式(1)を満たすようにスリット622の配置間隔aを設定して、図12A〜図12Cに示す表示を行った場合の表示画面の一部を拡大した図である。ここでも、スリット622の配置間隔aは、式(1)において、n=1、θ=30度としたときの配置間隔、すなわち、表示画素の配置間隔bの1.725倍としている。
図11Aは白黒の縦のストライプ表示(図12Aに対応)を、図11Bは白黒の千鳥表示を(図12Bに対応)、図11CはRGBの千鳥表示(図12Cに対応)をした場合の表示画面をそれぞれ示している。式(1)を満たすようにスリット622の配置間隔aを設定した場合、表示画面全体を白色表示した場合(図10E)と同様に、白黒の縦のストライプ表示(図11A)、白黒の千鳥表示(図11B)、RGBの千鳥表示(図11C)をした場合でも、はっきりとしたモアレは見られない。
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した説明では一対の基板間に、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示機能層を備えた表示パネルとして液晶パネルを例に挙げたが、有機EL素子を有する有機ELパネルなど、他の表示パネルであってもよい。
上述した説明では、サブ画素の色数をR(赤)、G(緑)、B(青)の3色としたが、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)の4色でもいいし、5色以上でもよい。
なお、本実施形態におけるタッチセンサ付き表示装置は、携帯電話(スマートフォンなどを含む)、ノートパソコン(タブレット型ノートパソコンなどを含む)、携帯型情報端末(電子ブックやPDAなどを含む)、デジタルフォトフレーム、携帯型ゲーム機などの各種電子機器に用いられる。
10…タッチセンサ付き表示装置、11…タッチセンサ付き液晶パネル、11a…CF基板、11b…アレイ基板、61…タッチ駆動電極、62…タッチ検出電極、622…スリット

Claims (4)

  1. 第1基板、前記第1基板と対向する第2基板、及び前記第1基板と前記第2基板との間に挟まれ、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する表示機能層を備えた表示パネルと、
    前記第1基板及び前記第2基板の間に設けられ、第1の方向に伸びるタッチ駆動電極と、
    前記第1基板に対して前記タッチ駆動電極とは反対側の面に設けられ、前記第1の方向と直交する第2の方向に伸びるタッチ検出電極と、
    を備え、
    前記タッチ検出電極には、ジグザグ形状に繰り返し折れ曲がりつつ前記第2の方向に伸びるスリットが前記第1の方向に並んで複数設けられており、
    前記第1の方向において隣り合う前記スリットの配置間隔aは、前記第1の方向において隣り合う前記複数の表示画素の配置間隔をb、前記第2の方向を基準としたときの前記スリットの角度をθ、0以上の整数をnとしたときに、a=b×(0.725+n)×√3÷(2×cosθ)の関係を有し、
    ジグザグ形状の前記スリットの折り返し幅は、1つの表示画素を構成する複数のサブ画素のうち、前記第1の方向において隣り合うサブ画素の中心間距離×{(サブ画素の色数+1)以上の自然数}である、タッチセンサ付き表示装置。
  2. 前記スリットの幅は20μm以下である、請求項1に記載のタッチセンサ付き表示装置。
  3. 前記スリットの配置間隔aは175μm以下である、請求項1または請求項2に記載のタッチセンサ付き表示装置。
  4. 前記スリットの角度θは25度以上45度以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載のタッチセンサ付き表示装置。
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