JP2012027622A - 静電容量方式タッチセンサおよび静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光めがねをかけた観測者が表示画面を見たときに、虹模様の発生が軽減された静電容量方式タッチセンサを提供する。
【解決手段】二軸延伸ＰＥＴフィルム１，２の積層体と、その両面に形成された透明導電膜からなる電極パターン４，５とを備え、さらにこれらがカバーパネル７の背面に貼合されてなる静電容量方式タッチセンサ本体８と、前記静電容量方式タッチセンサ本体８の周縁部にて接続されたＦＰＣ９，１０と、前記静電容量方式タッチセンサ本体８の背面に配置された１／４λフィルム１１と、前記１／４λフィルム１１の背面に配置された液晶表示装置本体１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＤＡ、ハンディターミナルなど携帯情報端末、コピー機、ファクシミリなどＯＡ機器、スマートフォン、携帯電話機、携帯ゲーム機器、電子辞書、カーナビシステム、小型ＰＣ、各種家電品等の適用可能な静電容量方式タッチセンサおよび静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置に関するものである。

従来より、静電容量方式でオペレーターの手指を接触させることによりＸＹ座標が入力できるようにした静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置が実用化されている。このような従来例としては、例えば、特として許文献１には、フィルム体の表面に互いに平行に延びる複数本の第１の電極を設け、かつ当該フィルム体の裏面に前記第１の電極群に対して直交する方向に延びる互いに平行な複数本の第２の電極を設けて、これら第１の電極群と第２の電極群との間の静電容量に応じた電流値を出力する静電容量方式タッチセンサが開示されている。

特開２００９−７０１９１号公報

しかし、従来より上記フィルム体として、機械的特性、耐熱性、平面性などが優れている点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが使用されている。ところが、二軸延伸ＰＥＴフィルムは複屈折率が大きいため、光学異方性がある。つまり、二軸延伸ＰＥＴフィルムを用いた静電容量方式タッチセンサ本体８を液晶表示装置本体１７の前面に配置した場合には、液晶表示装置本体１７の上偏光板から出射する光が二軸延伸ＰＥＴフィルムを用いた静電容量方式タッチセンサ本体８を通過したときに位相差を生じる。観測者４０が偏光めがね３０をかけている場合、静電容量方式タッチセンサ本体８を通過して位相差を生じた光が再び偏光版（偏光めがね３０）を通過するときに重ねあわされるため、虹模様（虹のような色を持って現れる色縞）が発生するという欠点がある（図８参照）。

従来から、静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置が自動車のカーナビゲーションに使用された場合、運転者が偏光サングラスをかけていることがよくあるため、問題となっていた。また、最近では３Ｄテレビや３Ｄ映画が普及し始め、偏光サングラス以外にも偏光めがね３０をかけた状態で静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の表示画面を見る機会が増加しつつある。

したがって、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、偏光めがねをかけた観測者が表示画面を見たたときに、虹模様の発生が軽減された、又は虹模様が目立たない静電容量方式タッチセンサおよび静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を提供することにある。

そこで、本発明者らは、前記課題を解決するために、以下のような発明をした。すなわち、本発明の第１態様によれば、二軸延伸ＰＥＴフィルム単体又はその積層体と、その片面又は両面に形成された透明導電膜からなる電極パターンとを備え、さらにこれらがカバーパネルの背面に貼合されてなる静電容量方式タッチセンサ本体と、前記静電容量方式タッチセンサ本体の周縁部にて接続されたＦＰＣと、前記静電容量方式タッチセンサ本体の背面に貼合された１／４λフィルムとを備えたことを特徴とする静電容量方式タッチセンサを提供する。

また、本発明の第２態様によれば、前記１／４λフィルムの片面にさらに透明導電膜からなるシールド層が形成され、その周縁部にてアース線と接続されている第１態様の静電容量方式タッチセンサを提供する。

また、本発明の第３態様によれば、前記１／４λフィルムの背面側にさらに低反射層が形成された第１態様又は第２態様の静電容量方式タッチセンサを提供する。

また、本発明の第４態様によれば、二軸延伸ＰＥＴフィルム単体又はその積層体と、その片面又は両面に形成された透明導電膜からなる電極パターンとを備え、さらにこれらがカバーパネルの背面に貼合されてなる静電容量方式タッチセンサ本体と、
前記静電容量方式タッチセンサ本体の周縁部にて接続されたＦＰＣと、
前記静電容量方式タッチセンサ本体の背面に配置された１／４λフィルムと、
前記１／４λフィルムの背面に配置された液晶表示装置本体とを備えたことを特徴とする静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を提供する。

また、本発明の第５態様によれば、前記１／４λフィルムの片面にさらに透明導電膜からなるシールド層が形成され、その周縁部にてアース線と接続されている第４態様の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を提供する。

また、本発明の第６態様によれば、前記１／４λフィルムの背面側にさらに低反射層が形成された第４態様又は第５態様の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を提供する。

本発明は、上記したように、静電容量方式タッチセンサ本体と液晶表示装置本体との間に１／４λフィルムを配置し、光学補償をしてやる。そのため、偏光めがねをかけた観測者が静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を見ても虹模様の発生が軽減される、又は虹模様が目立たないという効果がある。

本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の別の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の別の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の別の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の別の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の別の一実施例を示す模式断面図である。 本発明に係る静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の使用状況を示す模式断面図である。 従来の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の使用状況を示す模式断面図である。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示す静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置の実施形態は、静電容量方式タッチセンサ本体８と、静電容量方式タッチセンサ本体８の周縁部にて接続されたＦＰＣ９，１０と、静電容量方式タッチセンサ本体８の背面に貼合された１／４λフィルム１１とを備えた静電容量方式タッチセンサ１６を用い、これを液晶表示装置本体１７の前面に配置したものである。

液晶表示装置本体１７は、図示しないバックライトと液晶表示パネルとより構成される。 液晶表示パネルは、ガラス等の二枚の基板を、シール材を介して貼り合わせてセル構造を形成し、その内部に液晶を封入して構成される。当該液晶セルの一方の基板２の内面上には、サブ画素毎に画素電極が配置され、他方の基板の内面上には、全面に共通電極、サブ画素毎に着色層が配置される。なお、本実施形態に係る液晶表示パネルは、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式の液晶表示パネルであり、画素電極と共通電極との間に電圧を印加することにより、液晶の液晶分子を反転させ、その配向を変化させる。液晶セルの背面には下偏光板が設置され、前面には上偏光板が設置される。

静電容量方式タッチセンサ本体８は、通常、二軸延伸ＰＥＴフィルム単体又はその積層体と、その片面又は両面に形成された透明導電膜からなる電極パターンとを備え、さらにこれらがカバーパネル７の背面に貼合されてなるものである。図１においては、２枚の二軸延伸ＰＥＴフィルム１，２を貼合してなる積層体の両面に、透明導電膜からなる電極パターン４，５が各々形成されている。

両面の電極パターン４，５の形状および配置は、例えば、一方の面にはＸ電極ｘ１，ｘ２，ｘ３，...と、他方の面にはＹ電極ｙ１，ｙ２，ｙ３，...と前記電極パターンが設けられている。Ｘ電極ｘ１，ｘ２，ｘ３，...は平行に配され、その長手方向に、対向する２つの角が並ぶように多数の方形が配された構成をなしている。また、Ｙ電極ｙ１，ｙ２，ｙ３，...も同様に、平行に配され、その長手方向に、対向する２つの角が並ぶように多数の方形が配された構成をなしている。これにより、静電容量方式タッチセンサ本体８の中央部には、方形が僅かな隙間を残して入力面を埋めつくすように電極パターン４，５が配される。

透明導電膜の材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）若しくは、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）などの金属酸化物膜、又は、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくは、パラジウムなどの金属、導電フィラー入り透明高分子、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などの導電性ポリマーの薄膜が挙げられ、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法などで形成するとよい。厚みは数十から数百ｎｍ程度で形成され、８０％以上の光線透過率、数ｍΩから数百Ωの表面抵抗値を示すことが好ましい。

カバーパネル７の材質としては、透視性に優れ、液晶表示装置本体１７を破損から保護できる材料を用いる。例えば、ソーダーガラス、ホウケイ酸ガラス、強化ガラス、などのガラス板や光学等方性の樹脂板を採用するとよい。強度に優れるガラス板を採用すると、カバーパネル７の厚みを薄くすることによる薄型化を図ることができる。

静電容量方式タッチセンサ本体８における貼合には、熱ラミネートや接着剤層を介したドライラミネートなどが挙げられる。接着剤層としては、感圧接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＰＳＡ）３，６を用いることができる。

そして、このような静電容量方式タッチセンサ本体８の周縁部にて電極パターン４，５をＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）９，１０などを介してＩＣチップが搭載された外部回路に接続すれば、センサ機能を発揮することができる。

静電容量方式タッチセンサ本体８の背面に貼合される１／４λフィルム１１は、直線偏光を分解した互いに直交する２成分の偏光に時間的な位相のズレ（位相差）を与えることにより、直線偏光を円偏光に変える機能を持ち、一方の偏光を可視光領域（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の中心波長（約５５０nm）の入射光に対し１／４波長だけ位相を遅らせる機能を持たせたものである。１／４λフィルム１１としては、例えばポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ノルボルネン系樹脂等の透明樹脂板またはフィルムを一軸延伸し、その延伸方向（光軸方向）であるｘ方向の屈折率と、ｘ方向に直交するｙ方向の屈折率と、フィルム素材の厚さ方向すなわちｘ方向とｙ方向に直交するｚ方向の屈折率とを制御することによって上記位相差を与えたものが挙げられる。また、１／４λフィルム１１の貼合には、ＰＳＡ１２を用いることができる。

図７に示すように静電容量方式タッチセンサ本体８の背面に１／４λフィルム１１が貼合されることにより、液晶表示装置本体１７から出射した直線偏光は、静電容量方式タッチセンサ本体８の二軸延伸ＰＥＴフィルムを透過する前に１／４λフィルム３で光学補償される。そのため、偏光めがねをかけた観測者が静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を見ても虹模様の発生が軽減される、又は虹模様が目立たないという効果がある。

なお、本実施形態においては、ＴＮ液晶を用いた液晶表示デバイスに限定されず、他の液晶、例えばスーパーツイストネマティック液晶を用いた液晶表示装置等でも同様の効果がえられる。

なお、図１に示す実施形態では、静電容量方式タッチセンサ本体８は、２枚の二軸延伸ＰＥＴフィルム１，２を貼合してなる積層体の両面に、透明導電膜からなる電極パターン４，５が各々形成されているが、感度調整に応じて両面の電極パターン４，５間の距離を適宜設定すればよい。したがって、図２に示すように３枚の二軸延伸ＰＥＴフィルム１，１８，２で構成してもよいし、それ以上の枚数でもよい。逆に、図３に示すように１枚の二軸延伸ＰＥＴフィルム１のみで構成してもよい。

また、静電容量方式タッチセンサ１６は、１／４λフィルム１１の片面にさらに透明導電膜からなるシールド層１３が形成され、その周縁部にてアース線１４と接続されていてもよい（図４参照）。このシールド層１３により、静電容量方式タッチセンサ本体８が液晶表示装置本体１７から発せられる電磁波などに起因するノイズを低減でき、その結果として位置検出の精度を向上させることができる。シールド層１３の材料としては、前述の透明導電膜をパターン化しないで用いることができる。

また 静電容量方式タッチセンサ１６は、１／４λフィルム１１の背面側にさらに低反射層１５が形成されていてもよい（図５参照）。低反射層１５の形成方法としては、フッ素樹脂やシリコン樹脂などの低屈折率樹脂を用いた低反射材料を塗布したり、金属の多層膜を形成したり、低反射フィルムを貼り付けたりする方法がある。

また 本発明の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置は、静電容量方式タッチセンサ本体８の背面に１／４λフィルム１１を貼合せず、液晶表示装置本体１７の前面に１／４λフィルム１１を貼合することもできる（図６参照）。

《実施例１》

厚さ５０μｍの二枚の二軸延伸ＰＥＴフィルムの片面にあらかじめ透明導電膜としてＩＴＯ膜をスパッタリング法で２００ｎｍの厚みで形成されたＩＴＯ膜付きフィルムを用い、表裏両面が透明導電膜となるように厚さ１２５μｍのＰＳAにて貼合した。次いで、表側にはＸ方向の電極パターンに対応するレジスト層を形成し、裏側にはＹ方向の電極パターンに対応するレジスト層を形成して、エッチングにより透明導電膜をパターン化した。

次いで、表側のＸ方向の電極パターン、裏側のＹ方向の電極パターンの各々に外部接続用のＦＰＣを周縁部にて接続した後、厚さ６００μｍのカバーガラスの背面に厚さ１５０μｍのＰＳAにて貼合し、ＦＰＣ付の静電容量方式タッチセンサ本体を得た。

一方、１／４λフィルムの片面にシールド層としてＩＴＯ膜をスパッタリング法でで形成し、反対面には低反射層としてシリコン樹脂を塗布形成した。シールド層の周縁部にてアース線と接続した。これを先のＦＰＣ付の静電容量方式タッチセンサ本体の背面に５０μｍのＰＳAにて貼合した。

このようにして得られた静電容量方式タッチセンサを、液晶表示装置本体の前面と空気層を介して対向するように配置して、静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置を得た。

この静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置は、観測者が偏光めがねをかけたままで見ても虹模様の目立たなくすることが可能であった。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

１，２，１８ 二軸延伸ＰＥＴフィルム
３，６，１２，１９，２０ ＰＳＡ
４，５ 電極パターン
７ カバーパネル
８ 静電容量方式タッチセンサ本体
９，１０ ＦＰＣ
１１ １／４λフィルム
１３ シールド層
１４ アース線
１５ 低反射層
１６ 静電容量方式タッチセンサ
１７ 液晶表示装置本体
３０ 偏光めがね
４０ 観察者

Claims (6)

1. 二軸延伸ＰＥＴフィルム単体又はその積層体と、その片面又は両面に形成された透明導電膜からなる電極パターンとを備え、さらにこれらがカバーパネルの背面に貼合されてなる静電容量方式タッチセンサ本体と、
   前記静電容量方式タッチセンサ本体の周縁部にて接続されたＦＰＣと、
   前記静電容量方式タッチセンサ本体の背面に貼合された１／４λフィルムとを備えたことを特徴とする静電容量方式タッチセンサ。
2. 前記１／４λフィルムの片面にさらに透明導電膜からなるシールド層が形成され、その周縁部にてアース線と接続されている請求項１に記載の静電容量方式タッチセンサ。
3. 前記１／４λフィルムの背面側にさらに低反射層が形成された請求項１又は請求項２に記載の静電容量方式タッチセンサ。
4. 二軸延伸ＰＥＴフィルム単体又はその積層体と、その片面又は両面に形成された透明導電膜からなる電極パターンとを備え、さらにこれらがカバーパネルの背面に貼合されてなる静電容量方式タッチセンサ本体と、
   前記静電容量方式タッチセンサ本体の周縁部にて接続されたＦＰＣと、
   前記静電容量方式タッチセンサ本体の背面に配置された１／４λフィルムと、
   前記１／４λフィルムの背面に配置された液晶表示装置本体とを備えたことを特徴とする静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置。
5. 前記１／４λフィルムの片面にさらに透明導電膜からなるシールド層が形成され、その周縁部にてアース線と接続されている請求項４に記載の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置。
6. 前記１／４λフィルムの背面側にさらに低反射層が形成された請求項４又は請求項５に記載の静電容量方式タッチ入力機能を備えた液晶表示装置。

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