JP2012243261A - 入力機能付き表示装置、および機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を向上することができる入力機能付き表示装置、および機器を提供する。
【解決手段】入力機能付き表示装置は、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２に対向して配置されたタッチパネルと、液晶表示パネル２が収容されたフレーム４と、を備え、タッチパネルは、基体３１と、基体３１上に設けられた検出電極と、基体３１上に設けられており、かつ検出電極と電気的に接続された配線導体３５と、を有し、フレーム４は、基準電位に設定されており、かつ液晶表示パネル２とタッチパネルの配線導体３５との間に位置する導電部位４３を有している。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、使用者が入力操作した箇所を入力位置として検出する入力機能付き表示装置、および機器に関する。

近年、タッチパネルを備えた入力機能付き表示装置が、携帯電話、スマートフォン、ゲーム端末等の携帯端末に広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような入力機能付き表示装置は、表示パネルと、表示パネルに対向して配置されたタッチパネルと、表示パネルが収容されたフレームと、を備えている。ここで、タッチパネルは、基体と、基体上に設けられた検出電極と、基体上に設けられておりかつ検出電極と電気的に接続された配線導体と、を有している。

特開２０１０−２１８５４２号公報

タッチパネルは、表示パネルに対向して配置されているので、表示パネルからのノイズの影響を受け易い。タッチパネルが表示パネルからのノイズの影響を受けると、タッチパネルにおいて、入力位置の検出精度および検出感度が低下する可能性があった。特に、タッチパネルの配線導体は、検出電極に対して電圧を印加していることから、配線導体が表示パネルからのノイズの影響を受けると、タッチパネルにおいて、入力位置の検出精度および検出感度が低下し易くなる。入力位置の検出精度および検出感度が低下すると、入力機能付き表示装置の信頼性が低下する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を向上することができる入力機能付き表示装置、および機器に関する。

本発明の入力機能付き表示装置における一態様は、表示パネルと、前記表示パネルに対向して配置されたタッチパネルと、前記表示パネルが収容されたフレームと、を備え、前記タッチパネルは、基体と、該基体上に設けられた検出電極と、前記基体上に設けられており、かつ前記検出電極と電気的に接続された配線導体と、を有し、前記フレームは、基準電位に設定されており、かつ前記表示パネルと前記タッチパネルの前記配線導体との間に位置する導電部位を有している。

本発明の機器における一態様は、本発明に係る入力機能付き表示装置を筐体に備える。

本発明の入力機能付き表示装置、および機器は、信頼性を向上することができる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の概略構成を示す平面図である。 図１中に示した切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した断面図である。 タッチパネルの概略構成を示す平面図である。 図３中に示した切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。 図３中に示した切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切断した断面図である。 図２中に示したＡ１の部分を拡大した図である。 携帯端末の概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材を簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る入力機能付き表示装置、および携帯端末は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。

図１に示すように、本実施形態に係る入力機能付き表示装置Ｘ１は、所望の画像を表示しかつ情報を入力することが可能な表示入力領域Ｅ_Ｉと、表示入力領域Ｅ_Ｉの外側に位置する外側領域Ｅ_Ｏとを有している。また、図１および図２に示すように、入力機能付き表示装置Ｘ１は、液晶表示パネル２、タッチパネル３、およびフレーム４を備えている。

液晶表示パネル２は、表示のために液晶組成物を利用した表示パネルである。具体的には、液晶表示パネル２は、一方基板と、一方基板に対向して配置される他方基板と、一方基板と他方基板との間に介在した液晶層と、一方基板と他方基板との間に介在しかつ表示に寄与する表示部材層とを備えている。なお、表示部材層としては、例えば、画素電極、配向膜等が挙げられる。また、液晶表示パネル２は、透過型であれば、一方基板、液晶層、および他方基板を照射するバックライトを備えており、反射型であれば、一方基板と他方基板との間に介在した反射膜を備えている。また、液晶表示パネル２は、半透過型であれば、バックライトを備えているとともに、一方基板と他方基板との間に介在した半透過膜を備えている。

液晶表示パネル２の駆動方式としては、単純マトリクス駆動方式であってもよいし、アクティブマトリクス駆動方式であってもよい。また、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネル２である場合、その方式として、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、ＡＦＦＳ（Advanced Fringe Field Switching）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型のいずれであってもよい。また、モノクロの液晶表示パネル２であってもよいし、カラーの液晶表示パネル２であってもよい。ここで、実際には、液晶表示パネル２の表面あるいは裏面には、位相差板、偏光板等が設けられているが、説明の便宜上、ここでの説明は省略する。

なお、液晶表示パネル２の代わりに、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパ等の表示パネルであってもよい。

タッチパネル３は、液晶表示パネル２と空間Ｓ１を介して対向して配置されており、使用者が指あるいはペン等で操作した箇所を入力位置として検出する役割を担う部材である。なお、以下では、タッチパネル３は、静電容量方式のタッチパネルである例について説明するが、これに限らず、抵抗膜方式のタッチパネル、表面弾性波方式のタッチパネル、赤外線方式のタッチパネル、あるいは電磁誘導方式のタッチパネルであってもよい。

図３は、本実施形態に係るタッチパネル３の概略構成を示す平面図である。図４は、図３中に示した切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。図５は、図３中に示した切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切断した断面図である。

図３〜図５に示すように、タッチパネル３は、基体３１を備えている。基体３１は、使用者により指あるいはペン等で操作される操作面３１ａ、およびこの操作面３１ａの反対側に位置する背面３１ｂを有している。基体３１は、操作面３１ａおよび背面３１ｂに対して交差する方向に光を適切に透過することが可能な構成とされるとともに、絶縁性を有する構成とされている。基体３１の構成材料としては、例えば、透明ガラスあるいは透明プラスチック等の透光性を有するものが挙げられるが、中でも視認性の観点において透明ガラスが好ましい。なお、本明細書において透光性とは、可視光に対する透過性を有することを意味する。

表示入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体３１の背面３１ｂ上には、第１検出電極３２ａと、第１接続電極３３ａと、第２検出電極３２ｂと、第２接続電極３３ｂと、絶縁体３４とが設けられている。

第１検出電極３２ａは、表示入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｕ１の、Ｙ方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指Ｕ１との間に静電容量を発生する機能を有している。すなわち、第１検出電極３２ａは、基体３１の背面３１ｂ上に、Ｘ方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。ここで、本実施形態に係る第１検出電極３２ａは、検出感度を向上する観点から、平面視形状が略ひし形とされているが、これには限られない。

第１接続電極３３ａは、隣り合う第１検出電極３２ａを電気的に接続する役割を担う部材である。第１接続電極３３ａは、基体３１の背面３１ｂ上に設けられている。

第２検出電極３２ｂは、表示入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｕ１の、Ｘ方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指Ｕ１との間に静電容量を発生する機能を有している。すなわち、第２検出電極３２ｂは、基体３１の背面３１ｂ上に、Ｙ方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。ここで、本実施形態に係る第２検出電極３２ｂは、検出感度を向上する観点から、平面視形状が略ひし形とされているが、これには限られない。

第２接続電極３３ｂは、隣り合う第２検出電極３２ｂを電気的に接続する役割を担う部材である。第２接続電極３３ｂは、第１接続電極３３ａと電気的に絶縁するように、かつ絶縁体３４を跨ぐように、当該絶縁体３４上に設けられている。ここで、絶縁体３４は、第１接続電極３３ａを覆うようにして基体３１の背面３１ｂ上に設けられている。絶縁体３４の構成材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の透明樹脂が挙げられる。

上述の第１検出電極３２ａ、第１接続電極３３ａ、第２検出電極３２ｂ、および第２接続電極３３ｂの構成材料としては、例えば、透光性を有する導電性部材が挙げられる。透光性を有する導電性部材としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＡＺＯ（Al-Doped Zinc Oxide）、酸化錫、酸化亜鉛、あるいは導電性高分子（例えば、ＰＥＤＯＴ、ＰＳＳ等）が挙げられる。

また、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体３１の背面３１ｂ上には、配線導体３５が設けられている。

配線導体３５は、第１検出電極３２ａおよび第２検出電極３２ｂに電圧を印加するための役割を担う部材である。配線導体３５は、その一端部が第１検出電極３２ａおよび第２
検出電極３２ｂと電気的に接続され、その他端部が外部導通領域Ｇ１に位置している。配線導体３５は、例えば、硬質で高い形状安定性を得るべく、金属薄膜で構成されている。この金属薄膜としては、例えば、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、クロム膜とアルミニウム膜との積層膜、クロム膜とアルミニウム合金膜との積層膜、銀膜、銀合金膜、あるいは金合金膜が挙げられる。なお、上述の金属薄膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法、あるいは化学気相成長法が挙げられる。

保護部材３６は、第１検出電極３２ａ、第１接続電極３３ａ、第２検出電極３２ｂ、第２接続電極３３ｂ、絶縁体３４、および配線導体３５を保護するための役割を担う部材である。このため、保護部材３６は、これら部材を覆うようにして設けられている。すなわち、保護部材３６は、接合部材３７を介して基体３１の背面３１ｂと接合される。保護部材３６としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、樹脂フィルム等が挙げられる。また、接合部材３７としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤等が挙げられる。

また、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体３１の操作面３１ａ上には、着色部材３８が設けられている。着色部材３８は、入力機能付き表示装置Ｘ１の外側領域Ｅ_Ｏを加飾する役割を担う部材である。本実施形態では、着色部材３８は、表示入力領域Ｅ_Ｉを取り囲むように枠状に形成されている。着色部材３８としては、例えば、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等の樹脂材料に、所定の色の顔料または染料を着色剤として含有したものが挙げられる。着色部材３８を形成する方法としては、例えば、スクリーン印刷法等が挙げられる。

図６は、図２中に示したＡ１の部分を拡大した図である。図６に示すように、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体３１の背面３１ｂ上には、遮光膜３９が設けられている。遮光膜３９は、バックライトの光が外部へ漏れ出す可能性を低減させる役割を担う部材である。本実施形態では、遮光膜３９は、表示入力領域Ｅ_Ｉを取り囲むように枠状に形成されている。また、遮光膜３９は、接合部材３７に埋入されている。遮光膜３９としては、例えば、黒色顔料あるいはカーボンを含む樹脂膜、金属クロム膜、あるいはチタン膜等が挙げられる。

フレーム４は、液晶表示パネル２を収容するための役割を担う部材である。フレーム４の構成材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂、あるいは、ステンレス、アルミニウム等の金属が挙げられる。

フレーム４は、図２に示すように、下側フレーム４１と、上側フレーム４２と、導電部位４３とを備えている。下側フレーム４１は、液晶表示パネル２が載置される部位である。上側フレーム４２は、液晶表示パネル２を取り囲むように下側フレーム４１上に設けられた部位である。本実施形態では、下側フレーム４１と上側フレーム４２とは一体的に構成されているが、下側フレーム４１と上側フレーム４２とは別個独立に構成されていてもよい。導電部位４３は、上側フレーム４２から内側に向けて突出して構成された部位であり、図３に示すように、表示入力領域Ｅ_Ｉを取り囲むように枠状に形成されている。なお、図３は、タッチパネル３の概略構成を示す平面図であるが、導電部位４３が位置する部位を破線で示している。

本実施形態では、上側フレーム４２と導電部位４３とは一体的に構成されているが、これに限定されない。上側フレーム４２と導電部位４３とは別個独立に構成されていてもよい。上側フレーム４２と導電部位４３とが一体的に構成されていると、上側フレーム４２および導電部位４３にかかるコストが低減され、好ましい。

導電部位４３は、基準電位に設定されており、図６に示すように、液晶表示パネル２とタッチパネル３の配線導体３５との間に位置している。ここで、液晶表示パネルがアクティブマトリクス駆動方式を用いた液晶表示パネル２である場合、この液晶表示パネル２を交流駆動する際に、データ配線の電圧振幅を抑えるため、図示しない他方基板に配置された共通電極の電圧を、低電圧および高電圧に交互に切り替えることが行われている。この共通電極の電圧の切り替えに伴って液晶表示パネル２からノイズが発生する。

このため、本実施形態のように、導電部位４３は、基準電位に設定されており、導電部位４３が、液晶表示パネル２とタッチパネル３の配線導体３５との間に位置していれば、導電部位４３において、液晶表示パネル２からのノイズを遮蔽することができる。導電部位４３において液晶表示パネル２からのノイズを遮蔽することができるので、タッチパネル３の配線導体３５に対する液晶表示パネル２からのノイズの影響を低減させることができる。この結果、タッチパネル３において、入力位置の検出精度および検出感度が低下する可能性を低減できる。

なお、タッチパネル３において、入力位置の検出精度および検出感度が低下する可能性をより低減させるために、導電部位４３は、グランド電位に設定されていることが好ましい。

導電部位４３とタッチパネル３の保護部材３６とは、両面テープ５を介して接着されている。これにより、液晶表示パネル２とタッチパネル３との間の空間Ｓ１は、タッチパネル３、フレーム４、および両面テープ５により封止される。このため、外部から水あるいは埃が、液晶表示パネル２に付着する可能性を低減できる。なお、液晶表示パネル２に対する防水性をより向上するために、両面テープ５は、防水性を有した両面テープであることが好ましい。

図６に示すように、導電部位４３の端面４３ａは、断面視して、遮光膜３９の内側の端部３９ａよりも外側に位置していることが好ましい。このようにすると、上側フレーム４２から内側に向けて突出した導電部位４３が着色部材３８および遮光膜３９で隠れることになる。すなわち、着色部材３８および遮光膜３９を設けたことにより、導電部位４３が使用者に視認されてしまう可能性を低減できる。

次に、タッチパネル３の検出原理について説明する。

表示入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体３１の操作面３１ａに、導電体である指Ｕ１が近接、接触、または押圧すると、指Ｕ１と検出電極３２ａ,３２ｂとの間の静電容量が変化する
。ここで、図示しない位置検出ドライバは、指Ｕ１と検出電極３２ａ,３２ｂとの間の静
電容量の変化を常に検出している。この位置検出ドライバは、所定値以上の静電容量の変化を検出すると、静電容量の変化が検出された位置を入力位置として検出する。このようにして、タッチパネル３は、入力位置を検出することができる。なお、タッチパネル３が入力位置を検出する方式として、相互キャパシタンス方式および自己キャパシタンス方式のいずれの方式であってもよい。相互キャパシタンス方式を採用すると、同時に複数の入力位置を検出できるので、自己キャパシタンス方式を採用する場合と比べて、好ましい。

タッチパネル３は、液晶表示パネル２を透視しながら、表示入力領域Ｅ_Ｉを入力操作することによって、各種の情報を入力することができる。なお、各種の情報を入力する際に、情報を入力した使用者に対して、押圧感、なぞり感、肌触り感等の様々な触感を呈示する機能をタッチパネル３に付与してもよい。この場合、タッチパネル３における基体３１に、１または複数の振動体（例えば、圧電素子等）を備え、所定の入力操作あるいは所定
の押圧荷重を検知した場合に、当該振動体を所定の周波数で振動させることで実現することができる。

以上のように、入力機能付き表示装置Ｘ１によれば、信頼性を向上することができる。

図７は、上記の入力機能付き表示装置Ｘ１を備えた携帯端末Ｙ１の概略構成を示す斜視図である。携帯端末Ｙ１は、例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ等である。図７に示すように、携帯端末Ｙ１は、入力機能付き表示装置Ｘ１と、筐体１０１と、操作キー１０２とを備えている。筐体１０１は、入力機能付き表示装置Ｘ１を収容する役割を担う部材である。操作キー１０２は、使用者により入力操作されるキーである。なお、操作キー１０２は、表示画面に表示された操作キーであってもよいし、物理的に存在する操作キーであってもよい。

入力装置Ｘ１の入力位置を検出するために、携帯端末Ｙ１には、上記の位置検出ドライバが備えられている。位置検出ドライバは、上記のように、所定値以上の静電容量の変化を検出すると、静電容量の変化が検出された位置を入力位置として検出するドライバである。また、携帯端末Ｙ１には、液晶表示パネル２の表示画面にオブジェクトを表示し、あるいは音声データの送受信を制御する等の、携帯端末Ｙ１の各部の動作を制御する制御ドライバが備えられている。制御ドライバは、位置検出ドライバからの入力検出信号に基づいて、例えば、表示画面に表示されたオブジェクトを別のオブジェクトに切り替える等の制御を行う。なお、制御ドライバと位置検出ドライバは、物理的に同じドライバであってもよいし、物理的に異なるドライバであってもよい。

携帯端末Ｙ１は、入力機能付き表示装置Ｘ１を筐体１０１に備えているので、信頼性を向上することができる。

ここで、入力機能付き表示装置Ｘ１は、上記の携帯端末Ｙ１の代わりに、産業用途で使用されるプログラマブル表示器、電子手帳、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム用の端末装置、テレビ、デジタルカメラ等の種々の機器に備えられていてもよい。

Ｘ１ 入力機能付き表示装置
Ｙ１ 携帯端末
２ 液晶表示パネル（表示パネル）
３ タッチパネル
３１ 基体
３２ａ 第１検出電極（検出電極）
３２ｂ 第２検出電極（検出電極）
３５ 配線導体
３９ 遮光膜
３８ａ 遮光膜の内側の端部
４ フレーム
４３ 導電部位
４３ａ 導電部位の端面
１０１ 筐体

Claims (6)

1. 表示パネルと、
   基体、該基体上に設けられた検出電極、および前記基体上に設けられておりかつ前記検出電極と電気的に接続された配線導体を有しており、かつ前記表示パネルと対向して配置されたタッチパネルと、
   前記表示パネルと前記タッチパネルの前記配線導体との間に位置する導電部位と、を備え、
   前記導電部位は、基準電位に設定されている、入力装置。
2. 前記表示パネルが収容されたフレームをさらに備え、
   前記導電部位は、前記フレームから内側に向けて突出して構成されている、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記タッチパネルは、遮光膜をさらに有し、
   前記導電部位の端面は、断面視して、前記遮光膜の内側の端部よりも外側に位置している、請求項１または２に記載の入力機能付き表示装置。
4. 前記基準電位は、グランド電位である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置。
5. 前記タッチパネルは、静電容量方式のタッチパネルであり、
   前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置を筐体に備えた機器。

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