WO2015146462A1

WO2015146462A1 - タッチパネル付き表示装置

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Publication number: WO2015146462A1
Application number: PCT/JP2015/055667
Authority: WO
Inventors: 吉良　隆敏; 朋稔辻岡; 伸一宮崎; 浩志薮田
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-10-01
Also published as: JP6230696B2; JPWO2015146462A1; CN106133657A; CN106133657B; US9971439B2; US20170083136A1

Abstract

　モアレの発生を抑制することができるタッチパネル付き表示装置の構成を得る。タッチパネル付き表示装置（１）は、互いに直交する第１方向および第２方向に沿ってマトリクス状に配置される複数の画素（ＰＸ）を含むカラーフィルタ層（１２１）と、第２方向に沿って所定のセンサ間隔ＳＹで配置される複数の電極（１２２０）を含み、平面視でカラーフィルタ層（１２１)と重なるように配置されるセンサパターン層(１２２０)とを備える。複数の画素(ＰＸ)の各々は、ｎを３以上の整数として、互いに異なる波長域の光を透過するｎ個のカラーフィルタ(１２１Ｒ)，(１２１Ｇ)，(１２１Ｂ)を含む。ｎ個のカラーフィルタは、第２方向に沿って所定のサブ画素間隔ＣＳＦＹで配置される。センサ間隔ＳＹ、およびサブ画素間隔ＣＳＦＹは、ｍを正の整数として、下記の式（１）を満たす。　ＣＦＳＹ×（ｎ×ｍ＋１）≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×（ｎ×（ｍ＋１）－１）…（１）

Description

タッチパネル付き表示装置

　本発明は、タッチパネル付き表示装置に関する。

　従来、表示装置の上にタッチパネルが配置された、タッチパネル付き表示装置の構成が知られている。タッチパネル付き表示装置では、タッチパネルのセンサがユーザに視認されるなどによって、表示装置の表示品位が低下するという問題がある。

　特開２０１０－２５７４９２号公報には、透光性基板と、透光性基板の一方の面に形成され、異なる屈折率を備えた複数の透光性薄膜を含み、当該複数の透光性薄膜の一つの透光性薄膜がニオブ酸化膜である多層膜と、第１の方向に延在する複数の第１の透光性電極と、第１の方向に交差する第２の方向に延在する複数の第２の透光性電極を備える静電容量型入力装置が開示されている。

　特開２０１３－５８１８０号公報には、透明基板と、透明基板の片面に形成され、第１単位電極線が平行に繰り返し配列して構成された第１金属電極と、透明基板の他面に形成され、第１単位電極線と直交する第２単位電極線が平行に繰り返し配列して構成された第２金属電極とを含むタッチパネルが記載されている。同文献には、特定の形状の第１金属電極または第２金属電極を組み合わせて透明基板の両面にそれぞれ配置することで、モアレ（ｍｏｉｒｅ）を低減させることができると記載されている。

　タッチパネル付き表示装置では、センサと表示装置との干渉によって、モアレが発生する場合がある。タッチパネルのセンサの視認性を低くしても、モアレによる表示品位の低下は改善しない場合がある。

　本発明の目的は、モアレの発生を抑制することができるタッチパネル付き表示装置の構成を得ることである。

　ここに開示するタッチパネル付き表示装置は、互いに直交する第１方向および第２方向に沿ってマトリクス状に配置される複数の画素を含むカラーフィルタ層と、第２方向に沿って所定のセンサ間隔ＳＹで配置される複数の電極を含み、第１方向および第２方向に垂直な方向から見てカラーフィルタ層と重なるように配置されるセンサパターン層とを備える。複数の画素の各々は、ｎを３以上の整数として、互いに異なる波長域の光を透過するｎ個のカラーフィルタを含む。ｎ個のカラーフィルタは、第２方向に沿って所定のサブ画素間隔ＣＳＦＹで配置される。センサ間隔ＳＹ、およびサブ画素間隔ＣＳＦＹは、ｍを正の整数として、下記の式（１）を満たす。
　ＣＦＳＹ×（ｎ×ｍ＋１）≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×（ｎ×（ｍ＋１）－１）…（１）

　本発明によれば、モアレの発生を抑制することができるタッチパネル付き表示装置の構成が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図２は、カラーフィルタ層の構成を示す平面図である。図３は、センサパターン層の構成を示す平面図である。図４は、タッチパネル付き表示装置の効果を説明するための模式的断面図である。図５は、センサ間隔ＳＹの設定が不適切な場合の例を示す図である。図６Ａは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍にしたときの図である。図６Ｂは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの４倍にしたときの図である。図６Ｃは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの５倍にしたときの図である。図６Ｄは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの６倍にしたときの図である。図７Ａは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、θ＝ａｔａｎ（１／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。図７Ｂは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、θ＝ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。図７Ｃは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、θ＝ａｔａｎ（５／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。図７Ｄは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、θ＝ａｔａｎ（３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。図８は、画素間隔ＣＦＸおよびセンサ間隔ＳＹと、モアレの発生の有無との関係をまとめた表である。図９は、画素間隔ＣＦＸおよびバイアス角θと、モアレの発生の有無との関係をまとめた表である。図１０は、第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置のセンサパターン層の構成を示す平面図である。図１１Ａは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、電極の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの２倍の距離だけ移動したとき、電極が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。図１１Ｂは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、電極の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍の距離だけ移動したとき、電極が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。図１１Ｃは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、電極の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの４倍の距離だけ移動したとき、電極が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。図１１Ｄは、カラーフィルタ層とセンサパターン層とを重ねて示す平面図であって、電極の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの５倍の距離だけ移動したとき、電極が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。

　本発明の一実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置は、互いに直交する第１方向および第２方向に沿ってマトリクス状に配置される複数の画素を含むカラーフィルタ層と、第２方向に沿って所定のセンサ間隔ＳＹで配置される複数の電極を含み、第１方向および第２方向に垂直な方向から見てカラーフィルタ層と重なるように配置されるセンサパターン層とを備える。複数の画素の各々は、ｎを３以上の整数として、互いに異なる波長域の光を透過するｎ個のカラーフィルタを含む。ｎ個のカラーフィルタは、第２方向に沿って所定のサブ画素間隔ＣＳＦＹで配置さる。センサ間隔ＳＹ、およびサブ画素間隔ＣＳＦＹは、ｍを正の整数として、下記の式（１）を満たす（第１の構成）。
　ＣＦＳＹ×（ｎ×ｍ＋１）≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×（ｎ×（ｍ＋１）－１）…（１）

　上記の構成によれば、カラーフィルタ層の画素の各々は、第２方向に沿って所定のサブ画素間隔ＣＳＦＹで配置されるｎ個のカラーフィルタを含む。ｎ個のカラーフィルタは、互いに異なる波長域の光を透過する。タッチパネル付き表示装置は、これらのｎ個のカラーフィルタに光を透過させ、加法混色によって任意の色を表示する。

　上記の構成によれば、センサパターン層は、第２方向に沿って所定のセンサ間隔ＳＹで配置される複数の電極を含む。電極が形成されている箇所と電極が形成されていない箇所とでは、光の透過率が異なる。そのため、センサパターン層のパターンに起因した明暗が観察者に視認される場合がある。特に、電極が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積に偏りが生じると、透過光が色づいて見える場合がある。このような色の偏りは、モアレの原因となる。

　上記の構成によれば、センサ間隔ＳＹ、およびサブ画素間隔ＣＳＦＹを適性にすることによって、色の偏りを抑制する。具体的には、式（１）を満たすことによって、色の偏りを低減し、モアレの発生を抑制することができる。

　上記第１の構成において、カラーフィルタの数ｎが３であり、下記の式（２）を満たすことが好ましい（第２の構成）。
　ＣＦＳＹ×４≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×５…（２）

　上記第２の構成において、複数の画素は、第１方向に沿って所定の画素間隔ＣＦＸで配置され、複数の透明電極の各々は、第１方向とバイアス角θをなすように形成され、サブ画素間隔ＣＳＦＹ、画素間隔ＣＦＸ、およびバイアス角は、下記の式（３）を満たすことが好ましい（第３の構成）。
　ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ)≦θ≦ａｔａｎ（２×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）…（３）

　上記の構成によれば、第１方向に対しても色の偏りを低減することができる。これによって、よりモアレの発生を抑制することができる。

　上記第３の構成において、複数の電極の各々は、第１方向に沿って所定の周期ＳＰＮの１／２毎に、第１方向となす角度が反転するように折り返し、サブ画素間隔ＣＳＦＹ、バイアス角θ、および周期ＳＰＮは、下記の式（４）を満たすことが好ましい（第４の構成）。
　ＳＰＮ≧（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（４）

　上記の構成によれば、電極を所定の周期ＳＰＮの１／２毎に折り返すことによって、電極を長区間において近似的に第１方向と平行な直線状にできるので、センサパターン層のレイアウトの自由度が向上する。周期ＳＰＮが式（４）を満たすことで、局所的な色の偏りをなくすことができる。

　上記第４の構成において、サブ画素間隔ＣＳＦＹ、バイアス角θ、および周期ＳＰＮは、下記の式（５）を満たすことが好ましい（第５の構成）。
　ＳＰＮ＝（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（５）

　上記の構成によれば、発色のバランスが崩れない範囲で、電極の第２方向の振幅を最も小さくすることができる。そのため、センサパターン層のレイアウトの自由度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。

　［第１の実施形態]
　［タッチパネル付き表示装置の構成］
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置１の構成を模式的に示す断面図である。タッチパネル付き表示装置１は、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板１１およびカラーフィルタ基板１２と、これらの基板の間に封入された液晶層１３と、偏光板１４および１５とを備えている。

　説明の便宜のため、図１に示すようにｘ方向（第１方向）、ｙ方向（第２方向）、およびｚ方向を定める。ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向は、互いに直交する。タッチパネル付き表示装置１の厚さ方向と平行な方向をｚ方向とする。

　詳しい構成は図示していないが、アクティブマトリクス基板１１には、複数の画素電極が形成されている。タッチパネル付き表示装置１は、画素電極の各々の電位を制御することによって液晶層１３に電界を形成し、液晶層１３を通る光の偏光状態を変化させる。

　タッチパネル付き表示装置１は、偏光板１４によって特定の偏光を透過させ、液晶層１３によって光の偏光状態を変化させ、偏光板１５によって特定の偏光を透過させる。タッチパネル付き表示装置１は、この構成によって任意の画像を表示することができる。なお、液晶層１３の駆動方法は、任意の公知の駆動方法を用いることができる。

　カラーフィルタ基板１２には、一方の面にカラーフィルタ層１２１が形成され、他方の面にセンサパターン層１２２が形成されている。カラーフィルタ層１２１とセンサパターン層１２２とは、カラーフィルタ基板１２を間に挟み、ｚ軸方向から見て互いに重なるように配置されている。カラーフィルタ層１２１はカラーフィルタ基板１２と液晶層１３との間に配置され、センサパターン層１２２はカラーフィルタ基板１２と偏光板１５との間に配置されている。

　カラーフィルタ層１２１は、複数の画素ＰＸを含んでいる。画素ＰＸの各々は、赤色のカラーフィルタ１２１Ｒと、緑色のカラーフィルタ１２１Ｇと、青色のカラーフィルタ１２１Ｂと、これらの間に配置されたブラックマトリクスＢＭとを含んでいる。カラーフィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ、および１２１Ｂは、ｙ方向に沿ってサブ画素間隔ＣＦＳＹで配置されている。

　センサパターン層１２２は、所定の間隔で形成された複数の電極１２２０を含んでいる。電極１２２０の各々は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜によって形成されている。電極１２２０は、ｙ方向に沿ってセンサ間隔ＳＹで配置されている。

　タッチパネル付き表示装置１に指等が近づくと、電極１２２０の静電容量が変化する。タッチパネル付き表示装置１は、電極１２２０の各々の静電容量を測定することによって、タッチパネル付き表示装置１に近づいた指等の座標を算出することができる。

　なお、カラーフィルタ基板１２とセンサパターン層１２２との間、もしくはセンサパターン層１２２と偏光板１５との間、またはその両方に、インデックスマッチング層を形成しても良い。インデックスマッチング層は、屈折率を調整して電極１２２０の透過率を向上させ、センサパターン層１２２の光学特性を向上させる。

　図２は、カラーフィルタ層１２１の構成を示す平面図である。図２では、カラーフィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂにハッチングを付している。これは、カラーフィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂのそれぞれの色をハッチングによって模式的に表現したものであり、断面構造を示すものではない。後述する図６Ａ～６Ｄ、図７Ａ～図７Ｄ、および図１１Ａ～図１１Ｄにおいても同様である。

　既述のように、カラーフィルタ層１２１は、複数の画素ＰＸを含んでいる。画素ＰＸの各々は、カラーフィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ、および１２１Ｂを含んでいる。カラーフィルタ１２１Ｒ、１２１Ｇ、および１２１Ｂは、ｙ方向に沿ってサブ画素間隔ＣＦＳＹで配置されている。

　図２に示すように、複数の画素ＰＸは、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。画素ＰＸは、ｘ方向に沿って画素間隔ＣＦＸで配置され、ｙ方向に沿ってサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍の間隔（３×ＣＦＳＹ）で配置されている。

　図３は、センサパターン層１２２の構成を示す平面図である。既述のように、センサパターン層１２２は、ｙ方向に沿ってセンサ間隔ＳＹで配置された複数の電極１２２０を含んでいる。電極１２２０の各々は、ｘ方向とバイアス角θをなすように形成されている。

　電極１２２０同士の隙間の長さＳＬは、センサパターン層１２２の特性の観点からは、短いほど好ましい。しかし、隙間の長さＳＬが短過ぎると電極１２２０同士がショートしやすくなり、タッチパネル付き表示装置１の歩留りが低下する。そのため、隙間の長さＳＬは通常、サブ画素間隔ＣＦＳＹと同程度に設定される。

　タッチパネル付き表示装置１では、センサ間隔ＳＹ、画素間隔ＣＦＸ、サブ画素間隔ＣＦＳＹ、およびバイアス角θが、次の式（２）および（３）を満たす。
　ＣＦＳＹ×４≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×５…（２）
　ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ)≦θ≦ａｔａｎ（２×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）…（３）

　［タッチパネル付き表示装置１の効果］
　図４は、タッチパネル付き表示装置１の効果を説明するための模式的断面図である。タッチパネル付き表示装置１には、図示しない光源から、偏光板１４に向かって光が照射される。図４および後述する図５では、タッチパネル付き表示装置１に照射される光を、白抜の矢印で模式的に示している。また、カラーフィルタ層１２１を通過した光を、通過したカラーフィルタと同じハッチングを付した矢印で模式的に示している。カラーフィルタ層１２１を通過した光については、矢印の長さによって輝度を模式的に示している。

　センサパターン層１２２は、電極１２２０が形成されている部分と、電極１２２０が形成されていない部分との間で、光の透過率が異なっている。具体的には、電極１２２０を通過した光は、電極１２２０が形成されていない部分を通過した光と比べて暗くなる。そのため、電極１２２０が形成されていない部分と、各色のカラーフィルタとが重なり合う面積のバランスが崩れると、透過光が特定の色に色づいて見える場合がある。

　本実施形態では、センサ間隔ＳＹが適切に設定されているため、電極１２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なりあう面積が、均等になっている。

　図５は、センサ間隔ＳＹの設定が不適切な場合の例を示す図である。図５の例では、電極１２２０が形成されていない部分と、カラーフィルタ１２１Ｒとが、ｙ方向にほぼ同じ周期で存在している。そのため、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｒとが重なり合う面積が、他のカラーフィルタと重なり合う面積よりも大きくなる。このように、狭い領域内において、電極１２２０が形成されていない部分と、特定のカラーフィルタとが重なると、その特定のカラーフィルタの色に色づいて見える。赤、緑、および青の各々に色づいて見える領域が周期的に発生すると、モアレとして観察される。

　以下、センサ間隔ＳＹおよびバイアス角θの設定について詳しく説明する。

　［センサ間隔ＳＹの設定］
　図６Ａ～図６Ｄは、カラーフィルタ層１２１と、センサ間隔ＳＹの異なる４種類のセンサパターン層１２２とを重ねて示す平面図である。

　図６Ａは、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍にしたときの図である。この例では、領域Ｒ１において、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｂとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて大きくなっている。そのため、領域Ｒ１は、青色に色づいて見える。同様に、領域Ｒ２は緑色に色づいて見え、領域Ｒ３は赤色に色づいて見える。

　図６Ｂは、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの４倍にしたときの図である。この例では、領域Ｒ４～Ｒ８の各々において、電極１２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積が、それぞれ等しくなっている。

　図６Ｃは、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの５倍にしたときの図である。この例においても、領域Ｒ９～Ｒ１３の各々において、電極１２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積が、それぞれ等しくなっている。

　図６Ｄは、センサ間隔ＳＹをサブ画素間隔ＣＦＳＹの６倍にしたときの図である。この例では、領域Ｒ１４において、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｂとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて大きくなっている。そのため、領域Ｒ１４は、青色に色づいて見える。同様に、領域Ｒ１５は緑色に色づいて見え、領域Ｒ１６は赤色に色づいて見える。

　このように、モアレは、センサ間隔ＳＹが３×ＣＦＳＹの整数倍に近いときに発生する。下記の式（２）を満たす範囲であれば、モアレは認識できないレベルになる。
　ＣＦＳＹ×４≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×５…（２）

　［バイアス角θの設定］
　図７Ａ～図７Ｄは、カラーフィルタ層１２１と、バイアス角θの異なる４種類のセンサパターン層１２２とを重ねて示す平面図である。

　図７Ａは、θ＝ａｔａｎ（１／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。すなわち、ｘ方向に画素間隔ＣＦＸと同じ距離だけ移動したとき、電極１２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの１／３倍の距離だけ移動するようにバイアス角θを設定した場合の図である。画素ＰＸのアスペクト比が１のとき、すなわち、ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹのとき、バイアス角θは約６度になる。

　この例では、領域Ｒ１７において、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｇとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて大きくなっている。この例では、領域Ｒ１７のｘ方向の長さは、画素間隔ＣＦＸの３倍である。

　図７Ｂは、θ＝ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。すなわち、ｘ方向に画素間隔ＣＦＸと同じ距離だけ移動したとき、電極１２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの２／３倍の距離だけ移動するようにバイアス角θを設定した場合の図である。画素ＰＸのアスペクト比が１のとき、すなわち、ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹのとき、バイアス角θは約１２度になる。

　この例では、領域Ｒ１８において、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｇとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて大きくなっている。この例では、領域Ｒ１８のｘ方向の長さは、画素間隔ＣＦＸの２倍である。

　図７Ｃは、θ＝ａｔａｎ（５／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。すなわち、ｘ方向に画素間隔ＣＦＸと同じ距離だけ移動したとき、電極１２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの５／３倍の距離だけ移動するようにバイアス角θを設定した場合の図である。画素ＰＸのアスペクト比が１のとき、すなわち、ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹのとき、バイアス角θは約２９度になる。

　この例では、領域Ｒ１９において、電極１２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｒとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて大きくなっている。この例では、領域Ｒ１９のｘ方向の長さは、画素間隔ＣＦＸの１倍である。

　図７Ｄは、θ＝ａｔａｎ（３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）とした場合の図である。すなわち、ｘ方向に画素間隔ＣＦＸと同じ距離だけ移動したとき、電極１２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍の距離だけ移動するようにバイアス角θを設定した場合の図である。画素ＰＸのアスペクト比が１のとき、すなわち、ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹのとき、バイアス角θは４５度になる。

　この例では、電極１２２０によって特定の色のカラーフィルタが隠される領域が増える。すなわち、電極１２２０の角度が大きくなると、ｘ方向で電極１２２０に干渉しない隙間のピッチ（同色）が狭くなる。ｙ方向で見た場合、干渉しない隙間から抜ける色以外の色がＩＴＯと干渉する領域になるので、結果、色味に偏りが生じる。

　このように、バイアス角θが大きくなるほど、ｘ方向に同じ色が連続する領域が狭くなる。一方、バイアス角θが大きくなると、電極１２２０によって特定の色のカラーフィルタが隠される領域が増える。したがって、バイアス角θは、下記の式（３）を満たすことが好ましい。下記の式（３）を満たす範囲であれば、モアレが認識されず、色のバランスも崩れない。
　ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ)≦θ≦ａｔａｎ（２×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）…（３）

　［構成例］
　以下、本実施形態のより具体的な構成例を説明する。

　画素ＰＸのアスペクト比を１として、すなわち、ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹの関係を固定して、画素間隔ＣＦＸ、センサ間隔ＳＹ、およびバイアス角θを変化させながら、タッチパネル付き表示装置を作製した。

　図８は、画素間隔ＣＦＸおよびセンサ間隔ＳＹと、モアレの発生の有無との関係をまとめた表である。「ピッチ比」の欄には、ＳＹ／ＣＦＸ＝ＳＹ／（３×ＣＦＳＹ）の値が記載されている。「画素ピッチ（μｍ）」の欄には、ＣＦＸの値が記載されている。なお、バイアス角は３０度とした。「○」は、モアレが発生しなかったことを示す。「△」は、モアレが顕微鏡を使って確認できるレベルであったことを示す。「×」は、モアレが目視で確認できるレベルであったことを示す。

　図８に示すように、画素ピッチの値によらず、ピッチ比が１．４～１．９であれば、モアレは発生しないことが分かった。

　図９は、画素間隔ＣＦＸおよびバイアス角θと、モアレの発生の有無との関係をまとめた表である。図９の「換算バイアス」の欄には、バイアス角θの値が記載されている。「ＣＦＸ」および「ＣＦＳＹ」の欄は、ＣＦＸの欄に記載された距離だけｘ方向に進んだとき、ＣＦＳＹの欄に記載された距離だけｙ方向に進むようにバイアス角を設定したことを示す。例えば「ＣＦＸ」が「３画素」、「ＣＦＳＹ」が「４画素の場合」、ｘ方向に３×ＣＦＸだけ進んだとき、ｙ方向に４×ＣＦＳＹだけ進むようにバイアス角を設定したことを示す。すなわち、θ＝ａｔａｎ（４／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）である。ＣＦＸ＝３×ＣＦＳＹであるため、θ＝ａｔａｎ（４／９）となり、約２４度となる。

　図９に示すように、画素ピッチの値に依存するものの、バイアス角が１２～３４度の範囲であれば、モアレは発生しないことが分かった。

　以上、本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置１について説明した。タッチパネル付き表示装置１では、センサ間隔ＳＹ、画素間隔ＣＦＸ、サブ画素間隔ＣＦＳＹ、およびバイアス角θが、式（２）および（３）を満たす。これによって、モアレの発生が抑制される。

　なお、本実施形形態では、式（２）および（３）の両方を満たす場合を説明したが、タッチパネル付き表示装置１は、式（２）だけを満たし、式（３）を満たしていなくても良い。式（２）だけを満たし、式（３）を満たしていない場合でも、モアレの抑制にある程度の効果は得られる。

　［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置は、タッチパネル付き表示装置１のセンサパターン層１２２に代えて、センサパターン層２２２を備えている。

　図１０は、センサパターン層２２２の構成を示す平面図である。センサパターン層２２２は、センサパターン層１２２と同様に、ｙ方向に沿ってセンサ間隔ＳＹで配置された複数の電極２２２０を含んでいる。電極２２２０の各々は、ｘ方向とバイアス角θをなすように形成されている。

　電極２２２０の各々は、ｘ方向に沿って所定の周期ＳＰＮの１／２毎に、ｘ方向となす角度が反転するように折り返している。

　本実施形態によれば、電極２２２０を長区間において近似的にｘ方向と平行な直線状にできるので、センサパターン層２２０のレイアウトの自由度が向上する。また、電極２２２０を配線とする場合には、配線の占有幅を狭くすることができる。

　［周期ＳＰＮの設定］
　図１１Ａ～図１１Ｄは、カラーフィルタ層１２１と、周期ＳＰＮの異なる４種類のセンサパターン層２２２とを重ねて示す平面図である。

　図１１Ａは、電極２２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの２倍の距離だけ移動したとき、電極２２２０が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。すなわち、ＳＰＮ＝２×（２×ＣＦＳＹ）／ＴＡＮ（θ）とした場合の図である。この例では、領域Ｒ２０において、電極２２２０が形成されていない部分とカラーフィルタ１２１Ｂとが重なる面積が、他の色のカラーフィルタと重なる面積に比べて小さくなっている。

　図１１Ｂは、電極２２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの３倍の距離だけ移動したとき、電極２２２０が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。すなわち、ＳＰＮ＝２×（３×ＣＦＳＹ）／ＴＡＮ（θ）とした場合の図である。この例では、領域Ｒ２１において、電極２２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積が、ほぼ等しくなっている。

　図１１Ｃは、電極２２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの４倍の距離だけ移動したとき、電極２２２０が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。すなわち、ＳＰＮ＝２×（４×ＣＦＳＹ）／ＴＡＮ（θ）とした場合の図である。この例では、領域Ｒ２２において、電極２２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積が、ほぼ等しくなっている。

　図１１Ｄは、電極２２２０の端部がｙ方向にサブ画素間隔ＣＦＳＹの５倍の距離だけ移動したとき、電極２２２０が折り返すように周期ＳＰＮを設定した場合の図である。すなわち、ＳＰＮ＝２×（５×ＣＦＳＹ）／ＴＡＮ（θ）とした場合の図である。この例では、領域Ｒ２３において、電極２２２０が形成されていない部分と各色のカラーフィルタとが重なる面積が、ほぼ等しくなっている。

　このように、周期ＳＰＮが２×（３×ＣＦＳＹ）／ＴＡＮ（θ）以上であれば、色のバランスが崩れない。したがって、タッチパネル付き表示装置は、好ましくは下記の式（４）を満たす。
　ＳＰＮ≧（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（４）

　一方、周期ＳＰＮが短いほど、電極のｙ方向の振幅を小さくすることができる。そのため、センサパターン層２２２０のレイアウトの自由度の観点からは、発色のバランスが崩れない範囲で、周期ＳＰＮはできるだけ短くすることが好ましい。したがって、タッチパネル付き表示装置は、より好ましくは下記の式（５）を満たす。
　ＳＰＮ＝（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（５）

　以上、本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置について説明した。本実施形態によれば、電極２２２０のレイアウトの自由度を向上させることができる。

　［その他の実施形態］
　以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

　上記の実施形態によって例示したように、モアレは、カラーフィルタの整列方向において、センサ間隔が画素の整数倍に近いときに発生する。上記の実施形態では、センサ間隔が画素の整数倍にならないようにする条件として、センサ間隔ＳＹを、ＣＦＳＹ×４～ＣＦＳＹ×５に設定する場合を説明した。すなわち、センサ間隔ＳＹを、画素の４／３倍～５／３倍に設定する場合を説明した。

　一方、センサ間隔ＳＹが画素の整数倍にならなければ良いので、センサ間隔ＳＹを、ＣＦＳＹ×７～ＣＦＳＹ×８（画素の７／３～８／３倍）、ＣＦＳＹ×１０～ＣＦＳＹ×１１（画素の１０／３～１１／３倍）、・・・等に設定しても良い。すなわち、ｍを正の整数として、センサ間隔ＳＹを、ＣＦＳＹ×（３×ｍ＋１）～ＣＦＳＹ×（３×（ｍ＋１）－１）に設定しても良い。

　本実施形態ではカラーフィルタ層が、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、および青色のカラーフィルタを含んでいる場合を説明した。しかし、カラーフィルタの組み合わせは、上記に限定されない。

　また、カラーフィルタ層は、４色以上のカラーフィルタを備えていても良い。例えば、カラーフィルタ層が、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、および青色のカラーフィルタに加えて、白色のカラーフィルタをさらに備えていても良い。

　ｎを３以上の整数として、カラーフィルタ層がｎ個のカラーフィルタを含むとき、下記の式（１）を満たせば、モアレを低減することができる。
　ＣＦＳＹ×（ｎ×ｍ＋１）≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×（ｎ×（ｍ＋１）－１）…（１）

Claims

　互いに直交する第１方向および第２方向に沿ってマトリクス状に配置される複数の画素を含むカラーフィルタ層と、
　前記第２方向に沿って所定のセンサ間隔ＳＹで配置される複数の電極を含み、前記第１方向および前記第２方向に垂直な方向から見て前記カラーフィルタ層と重なるように配置されるセンサパターン層とを備え、
　前記複数の画素の各々は、ｎを３以上の整数として、互いに異なる波長域の光を透過するｎ個のカラーフィルタを含み、
　前記のｎ個のカラーフィルタは、前記第２方向に沿って所定のサブ画素間隔ＣＳＦＹで配置され、
　前記センサ間隔ＳＹ、および前記サブ画素間隔ＣＳＦＹは、ｍを正の整数として、下記の式（１）を満たす、タッチパネル付き表示装置。
　ＣＦＳＹ×（ｎ×ｍ＋１）≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×（ｎ×（ｍ＋１）－１）…（１）
　前記カラーフィルタの数ｎが３であり、
　下記の式（２）を満たす、請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
　ＣＦＳＹ×４≦ＳＹ≦ＣＦＳＹ×５…（２）
　前記複数の画素は、前記第１方向に沿って所定の画素間隔ＣＦＸで配置され、
　前記複数の透明電極の各々は、前記第１方向とバイアス角θをなすように形成され、
　前記サブ画素間隔ＣＳＦＹ、前記画素間隔ＣＦＸ、および前記バイアス角は、下記の式（３）を満たす、請求項２に記載のタッチパネル付き表示装置。
　ａｔａｎ（２／３×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ)≦θ≦ａｔａｎ（２×ＣＦＳＹ／ＣＦＸ）…（３）
　前記複数の電極の各々は、前記第１方向に沿って所定の周期ＳＰＮの１／２毎に、前記第１方向となす角度が反転するように折り返し、
　前記サブ画素間隔ＣＳＦＹ、前記バイアス角θ、および前記周期ＳＰＮは、下記の式（４）を満たす、請求項３に記載のタッチパネル付き表示装置。
　ＳＰＮ≧（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（４）
　前記サブ画素間隔ＣＳＦＹ、前記バイアス角θ、および前記周期ＳＰＮは、下記の式（５）を満たす、請求項４に記載のタッチパネル付き表示装置。
　ＳＰＮ＝（６×ＣＦＳＹ)／ＴＡＮ（θ）…（５）