JP2013257460A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルを構成する一対の基板の取り扱いを簡便にしつつ、タッチ操作がされたときの液晶層の厚み変化を抑えることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１は、液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の表示面へのタッチ操作位置を検出するタッチパネル３０とを備え、タッチ操作に関連する表示を液晶表示パネル１０において行うことが可能に構成され、液晶表示パネル１０は、所定間隙をおいて対向する一対の平板状の基板間に液晶層を備えて構成され、一対の基板のうちの表示面側に位置する上ガラス基板１１の剛性よりも、液晶層を挟んで反対側に位置する下樹脂基板１２の剛性の方が低く構成される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、所望の表示を行う液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示面へのタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出手段とを備え、液晶表示パネルの表示面へのタッチ操作に関連する表示を液晶表示パネルにおいて行うことが可能に構成された液晶表示装置に関し、さらに詳細には、液晶表示パネルの構造に関する。

上記液晶表示パネルは、一対のガラス基板間に液晶分子を積層させて形成される液晶層が、複数の透明電極により挟持されて構成される。この液晶表示パネルは、透明電極に選択的に駆動信号が入力されることで、駆動信号が入力された透明電極に挟持される液晶分子がその向きを変化させるように駆動され、その透明電極部分を暗表示、明表示またはカラー表示させて所望の表示が行われるように構成される。

一方、タッチ位置検出手段は、タッチ操作位置の検出方式や形態に応じて種々のものが知られている。その一例として、抵抗膜式と称されるタッチパネルが知られており、このタッチパネルは、透明電極を備えた一対の基板が透明電極同士を対向させるように配設されて構成される。このタッチパネルの表面側がタッチ操作されると、表面側の基板と透明電極とが一体となって撓み、タッチ操作された位置において透明電極同士が接触する。このときに、一方の透明電極に電圧を印加して電位勾配を発生させた状態で、他方の透明電極でタッチ操作位置のＸ座標に対応した電位を検出し、続いて、他方の透明電極に電圧を印加して電位勾配を発生させた状態で、一方の透明電極でタッチ操作位置のＹ座標に対応した電位を検出することで、これらの検出電位に基づいてタッチ操作位置を検出できるように構成される。また、抵抗膜式以外のタッチ操作位置の検出方式として、位置検出用透明電極を備え、この位置検出用透明電極とユーザーの指等との間に発生する静電容量の変化に基づいてタッチ操作位置を検出する静電容量式と称される検出方式がある。この静電容量式を用いた形態として、位置検出用透明電極を備えて構成されるタッチパネルと液晶表示パネルとを積層させたオンセル方式、および位置検出用透明電極を液晶表示パネル内に配設したインセル方式が存在する。

オンセル方式においてはタッチパネルが液晶表示パネルの表示面にほぼ密着するように取り付けられ、一方、インセル方式においては液晶表示セル内に位置検出用透明電極が配設されており、これにより、パララックス（視差）の発生やコントラストの低下を抑えつつ、液晶表示装置全体の小型化が図られている。このため、タッチパネルがタッチ操作されると、タッチパネルを介して、液晶表示パネルにおける表面側のガラス基板にもタッチ操作力が作用する。また、インセル方式においては、タッチ操作により液晶表示パネルに直接タッチ操作力が作用する。ここで、液晶層は流動性を有しているので、タッチパネルが強いタッチ操作力でタッチ操作された場合には、液晶表示パネルにおける表面側のガラス基板が液晶層に向けて撓み、タッチ操作された部分の液晶層の厚みが薄くなるように変化する。

このように、液晶層の厚みが変化すると、例えば暗表示により所望の表示を行うタイプの液晶表示パネルにおいては、タッチ操作された部分およびその周囲が明表示に変化したり、これとは反対に、明表示により所望の表示を行うタイプの液晶表示パネルにおいては、タッチ操作された部分およびその周囲が暗表示に変化するので、所望の表示を行うことが困難になる。そこで、特許文献１には、前面ガラス基板（タッチパネル側のガラス基板）よりも薄い背面ガラス基板を用いて、液晶層の厚みが変化するのを抑えた液晶表示パネルが開示されている。

特開平９−９０３１６号公報

特許文献１の構成によれば、前面ガラス基板に対して背面ガラス基板を薄くして撓みやすくすることで、タッチ操作によって前面ガラス基板が撓む場合であっても、この前面ガラス基板の撓みに対応して背面ガラス基板を撓ませることができ、結果として液晶層の厚み変化を抑えることが可能になる。しかしながら、特許文献１の構成においては、前面ガラス基板と背面ガラス基板とで厚みが大きく異なっているので、液晶表示パネルの製造工程においてこれらのガラス基板の取り扱いが煩雑になるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルを構成する一対の基板の取り扱いを簡便にしつつ、タッチ操作がされたときの液晶層の厚み変化を抑えることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに設けられて前記液晶表示パネルの表示面へのタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出手段とを備え、前記表示面へのタッチ操作に関連する表示を前記液晶表示パネルにおいて行うことが可能に構成された液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、所定間隙をおいて対向する一対の平板状の基板間に液晶層を備えて構成され、前記一対の基板のうちの前記表示面側に位置する表示面側基板（例えば、実施形態における上ガラス基板１１）の剛性よりも前記液晶層を挟んで反対側に位置する反対側基板（例えば、実施形態における下樹脂基板１２）の剛性の方が低いことを特徴とする。

上述の液晶表示装置において、前記タッチ位置検出手段は、前記表示面側基板の表面上に設けられ、タッチ操作位置を検出するタッチパネル（例えば、実施形態におけるタッチパネル３０）から構成されることが好ましい。

上述の液晶表示装置において、前記タッチ位置検出手段は、前記液晶表示パネルにおける前記表示面側基板と前記反対側基板との間に配設され、タッチ操作に応じた静電容量の変化に基づいてタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出電極（例えば、実施形態における位置検出用透明電極２０１）から構成されることも好ましい。

また、前記表示面側基板の厚さよりも前記反対側基板の厚さの方が、薄い構成が好ましい。

なお、前記液晶表示パネルの液晶層を構成する液晶分子は、その分子長軸方向が、前記一対の基板間において前記液晶層の厚み方向に延びる螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れるようなツイステッドネマテック配置を有する構成が好ましい。

また、前記液晶表示パネルの液晶層を構成する液晶分子は、その分子長軸方向が、前記一対の基板間において前記液晶層の厚み方向に延びるバーティカルアライメント配置を有する構成も好ましい。

本発明に係る液晶表示装置は、表示面側に位置する表示面側基板の剛性よりも、液晶層を挟んで反対側に位置する反対側基板の剛性の方が低くなるように構成される。このため、例えば表示面側基板と反対側基板との厚みを揃えることにより、一対の基板の取り扱いを簡便にしながらも、タッチ操作がされたときに表示面側基板の撓みに応じて反対側基板を撓ませることができて液晶層の厚み変化を抑えることが可能になる。

上述の液晶表示装置において、タッチ位置検出手段が、表示面側基板の表面上に設けられたタッチパネルから構成されることが好ましい。この構成によれば、タッチパネルが有する剛性分だけ表示面側基板を撓みにくくすることができるので、表示面側基板が撓んで液晶層の厚みが変化することを効果的に抑えることが可能になる。

上述の液晶表示装置において、タッチ位置検出手段は、表示面側基板と反対側基板との間に配設され、静電容量の変化に基づいてタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出電極から構成されることも好ましい。この構成によれば、液晶表示装置の厚みを薄くできるので、スリム且つコンパクトな液晶表示装置を構成できる。

また、液晶表示装置の表示面側基板と反対側基板との材料が同一である場合には、表示面側基板の厚さよりも反対側基板の厚さの方が薄い構成も好ましい。この構成によれば、タッチ操作の荷重が直接作用する基板よりも、タッチ操作の荷重が直接作用しない反対側の基板の方が薄く構成される。このように構成することで、反対側基板の剛性を一層低くして、表示面側基板に対して反対側基板をより撓みやすくできるので、タッチ操作がされた場合に、反対側基板を精度良く表示面側基板と同程度に撓ませることができる。なお、表示面側基板よりも反対側基板の方が薄い液晶表示装置は、例えば同一厚さの一対の基板（表示面側基板および反対側基板）間に液晶材料を封入した後で、反対側基板を研磨加工して薄くすることにより構成することも可能である。

なお、液晶分子は、その分子長軸方向が、液晶層の厚み方向に延びる螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れるようなスーパーツイステッドネマテック（以下、ＳＴＮと称する）配置を有する構成が好ましい。例えば液晶分子が螺旋軸に沿って略９０度捩れるように配置された一般のＴＮタイプの液晶表示パネルと比較して、液晶分子が螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れるように配置されたＳＴＮタイプの液晶表示パネルの方が、液晶層の厚み方向に隣接する液晶分子間の捩れ角が大きいため、その電気光学特性は液晶層の厚み変化の影響を受け易い。そこで、螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れるように配置され、液晶層の厚み変化の影響を受け易いＳＴＮタイプの液晶表示パネルに本発明を適用することで、タッチ操作がされた場合であっても液晶表示パネルに所望の表示をさせることができるという効果を、顕著に発揮させることができる。

また、液晶分子は、その分子長軸方向が、一対の基板間において液晶層の厚み方向に延びるバーティカルアライメント（ＶＡ）配置を有する構成も好ましい。このＶＡ方式の液晶分子は、タッチ操作等による外部圧力によって一対の基板間のギャップが変動した場合、局部的な体積変動によって液晶分子に傾きが発生し、これが原因となって光学特性に影響を受けやすい。そこで、このＶＡ方式の液晶分子を有する液晶表示装置に本発明を適用すると、タッチ操作がされた場合であっても基板間のギャップ変化を抑えることで局部的な体積変動が抑えられるので、光学特性への影響を抑制することが可能になる。

本発明を適用した液晶表示装置を示す側面図である。 液晶表示パネルの配向方向を示す模式図である。 タッチパネルにおけるタッチ操作位置の検出方法を説明する説明図であって、（ａ）はタッチ操作位置のＸ座標の検出方法を、（ｂ）はタッチ操作位置のＹ座標の検出方法をそれぞれ示す。 上記液晶表示装置による表示例を示す平面図である。 タッチパネルがタッチ操作されたときの液晶表示装置を示す側面図である。 本発明を適用したインセル方式の液晶表示装置を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本発明を適用した一例としてのオンセル方式の液晶表示装置１を図１に示しており、図１および図２を参照しながら液晶表示装置１の構成について以下に説明する。なお、液晶表示装置１の構成は、外付け方式とも称される。

液晶表示装置としては、表示画面内に数字、文字や記号等の表示を行うためのセグメントを複数設けて、この複数のセグメントを選択的に駆動して所望の表示を行わせるセグメント表示タイプと称されるものと、表示画面全体に均一の大きさのドットを設けて、このドットを個別に表示制御して所望の表示を行わせるドットマトリクス表示タイプと称されるもの、さらにドットマトリックス表示においてはセル内に直交する透明電極のみを有する単純マトリックス方式（パッシブ方式）と、マトリックス中の各画素を独立させ、各画素に半導体スイッチング素子を作りつけたアクティブ方式とが従来知られている。本発明は、セグメント表示タイプの液晶表示装置およびドットマトリクス表示タイプの液晶表示装置、さらにはアクティブ方式液晶表示装置のいずれにも適用できるが、以下の実施形態においては、パッシブ方式ドットマトリクス表示タイプの液晶表示装置に本発明を適用した構成を例示している。

また、以下においては、バックライトから照射された照明光の透過を制御して所望の表示を行ういわゆる透過型の液晶表示装置に本発明を適用した構成を例示しているが、この構成の液晶表示装置以外にも、例えばバックライトを用いることなく外光を利用して所望の表示を行ういわゆる反射型の液晶表示装置や、透過型および反射型の両方の機能を備えた半透過型の液晶表示装置にも本発明を適用できる。

さらに、以下に説明する実施形態では、ドットを暗表示して所望の表示を行わせる液晶表示装置に本発明を適用した構成を例示しているが、これとは逆にドットを明表示して所望の表示を行わせる液晶表示装置にも本発明を適用できる。また、赤色の照明光を発光する赤光源、緑色の照明光を発光する緑光源、および青色の照明光を発光する青光源を用いて、これらの光源の発光を制御してドットをカラー表示する液晶表示装置にも本発明を適用できる。

図１には液晶表示装置１の側面を示しており、この図１に示すように、液晶表示装置１は、所望の表示を行う液晶表示パネル１０と、この液晶表示パネル１０の表示面に密着するように取り付けられてタッチ操作を検出するタッチパネル３０と、ＬＥＤ等の光源を有して液晶表示パネル１０に向けて照明光を照射するバックライト５０と、液晶表示パネル１０の表示制御を行う制御部６０とを備え、タッチパネル３０へのタッチ操作に基づいた表示を液晶表示パネル１０に行わせることができるように構成される。

液晶表示パネル１０は、所定間隙（例えば３〜１０μｍ）をおいて対向して配設された一対の上ガラス基板１１および下樹脂基板１２と、上ガラス基板１１の内側に各ドットに対応させて設けられた複数の上透明電極１３と、下樹脂基板１２の内側に設けられて上透明電極１３に対向する下透明電極１４と、上透明電極１３の内側に設けられた上配向膜１５と、下透明電極１４の内側に設けられて上配向膜１５に対向する下配向膜１６と、上ガラス基板１１および下樹脂基板１２の周縁部同士を繋ぐように設けられて、これらの基板間に封入空間２２を形成するシール部材１７と、この封入空間２２内に封入された液晶分子１８およびスペーサ部材１９と、上ガラス基板１１の外面側に設けられた上偏光板２０と、下樹脂基板１２の外面側に設けられた下偏光板２１とを有して構成される。

上ガラス基板１１は、厚みＡ（図１参照）が約１．１ｍｍの透明な平板状ガラスを用いて構成され、一方、下樹脂基板１２は、厚みＢ（図１参照）が約１．１ｍｍの透明な平板状アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用いて構成され、上ガラス基板１１と下樹脂基板１２とは同一形状に構成される（詳細は後述）。上透明電極１３および下透明電極１４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide））を用いて形成され、制御部６０から出力される駆動信号が入力される。

上配向膜１５および下配向膜１６は、互いに対向する面に配向処理（ラビング処理）が施されており、そのため、上配向膜１５および下配向膜１６に接する液晶分子１８は、配向処理の方向にその長軸を揃えるように配列される。液晶分子１８は、例えばネマテック液晶材料からなり、短軸方向に複屈折性を持つが長軸方向には複屈折性を持たない光学的に一軸性の複屈折性結晶であり、封入空間２２に封入されて規則的な配向方向を有して層状に積層されている。

スペーサ部材１９は、例えばガラスや樹脂材料を用いて直径約５μｍの球状に形成されており、封入空間２２内に均一に分散するように封入されている。このスペーサ部材１９により、封入空間２２に封入された液晶分子１８（液晶層）の厚みＣが約５μｍに保持される。このように、液晶層の厚みが約５μｍに保持されることで、上透明電極１３および下透明電極１４に電圧が印加されたときに、電圧印加された透明電極に挟持される液晶分子１８を確実に駆動させて、その向きを変化させることができるようになっている。なお、図１および図５においては、液晶分子１８とスペーサ部材１９とが封入空間２２内に交互に並んだ状態を模式的に示しているが、実際には液晶分子１８とスペーサ部材１９とが封入空間２２内に均一に分布するとともに、スペーサ部材１９によって液晶分子１８の駆動が妨げられないようになっている。

図２には液晶表示パネル１０の配向方向を模式的に示しており、上偏光板２０は、図２に示す透過軸方向２０ａに振動する直線偏光のみを透過させる直線偏光板である。下偏光板２１は、上偏光板２０と同一構成の直線偏光板であり、その透過軸方向２１ａが透過軸方向２０ａに対して約９０度捩れて配設されている。上配向膜１５の配向方向１５ａは、上偏光板２０の透過軸方向２０ａとほぼ一致し、一方、下配向膜１６の配向方向１６ａは、下偏光板２１の透過軸方向２１ａとほぼ一致している。また、液晶表示パネル１０は、一対の基板１１，１２の法線に平行な螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れた状態で封入空間２２内に液晶分子１８が封入された、いわゆる超ねじれスーパーツイステッドネマテック（ＳＴＮ）方式となっている。

このように構成される液晶表示パネル１０の作動について、図１および図２を参照しながらスーパーツイステッドネマテック（ＳＴＮ）方式の構成を例に説明する。

図２に示すように、バックライト５０から照射された照明光（円偏光５０ａ）のうちで、下偏光板２１の透過軸方向２１ａに振動する直線偏光のみが下偏光板２１を透過して液晶層の下端部に達する。このとき、駆動信号が入力されていない上透明電極１３部分（ドット）においては、液晶層の下端部に達した照明光が、液晶分子１８の長軸に沿って配向方向１６ａから配向方向１５ａまで１８０〜２７０度捩られて液晶層内を通過して上偏光板２０に達する。上述したように、液晶層の上端部に位置する液晶分子１８の配向方向（配向方向１５ａ）と、上偏光板２０の透過軸方向２０ａとがほぼ一致しているので、上偏光板２０に達した照明光は液晶表示パネル１０を透過し、この部分が明表示される。

一方、駆動信号が入力される上透明電極１３部分（ドット）においては、この上透明電極１３および下透明電極１４に挟持される液晶分子１８が長軸を上下に向けた状態に駆動される。そのため、液晶層の下端部に達した照明光は、液晶層内において捩られることなく配向方向１６ａのままで上偏光板２０に達する。上述したように、上偏光板２０の透過軸方向２０ａと配向方向１６ａとは約９０度捩れた関係となっているので、上偏光板２０に達した照明光は上偏光板２０によって遮られ、この部分が暗表示される。このように、液晶表示パネル１０は、上透明電極１３に対して選択的に駆動信号を出力し、その上透明電極１３に対応するドットを暗表示させて所望の表示が行われるように構成されている。このように構成された液晶表示パネル１０の透過率は、液晶材料の複屈折率差Δｎと上ガラス基板１１と下樹脂基板１２間のギャップｄとの積、すなわち、Δｎ・ｄによって決定される。このため、Δｎ・ｄが何らかの外部要因によって変動すると表示に影響が生じる。特に、液晶分子の捩れ角が１８０〜２７０°のＳＴＮ方式においては、捩れ角が約９０°のＴＮ方式に比べて隣接する液晶分子間の捩れ角が大きい分だけ外部要因による表示への影響が大きい。

タッチパネル３０は、図１に示すように、所定間隙（例えば、１００〜３００μｍ）をおいて対向して配設された一対の上樹脂基板３１、下ガラス基板３２と、上樹脂基板３１の内側に設けられた上透明電極３３と、下ガラス基板３２の内側に設けられて上透明電極３３に対向する下透明電極３４と、上樹脂基板３１および下ガラス基板３２の周縁部同士を繋ぐように設けられて、これらの基板間にタッチ位置検出空間３７を形成するシール部材３５と、タッチ位置検出空間３７に突出するように下透明電極３４に設けられた複数のドットスペーサ３６とを有して構成される。このタッチパネル３０は、抵抗膜式と称されるタッチパネルであって透明に構成されており、液晶表示パネル１０の表示面に密着、もしくは僅かな隙間を空けて取り付けられる。

上樹脂基板３１は、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を用いて透明平板状に形成されており、一方、下ガラス基板３２は、透明な平板状ガラスを用いて形成される。上透明電極３３および下透明電極３４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて形成されて、制御部６０と電気接続される。ドットスペーサ３６は、タッチ操作されていない場合に上樹脂基板３１（上透明電極３３）が撓んで、上透明電極３３と下透明電極３４とが接触することを防止するためのスペーサである。

制御部６０は、タッチ位置検出部６１と、電極駆動部６２とを備えて構成される。タッチ位置検出部６１では、後述するようにしてタッチパネル３０におけるタッチ操作位置が検出される。一方、電極駆動部６２は、下透明電極１４に駆動信号を出力するとともに、タッチ位置検出部６１で検出されたタッチ操作位置に応じて選択的に上透明電極１３に駆動信号を出力して、タッチ操作位置に応じた表示を液晶表示パネル１０に行わせることができるようになっている。

ここで、タッチパネル３０によるタッチ操作位置の検出方法について、図３を参照しながら説明する。図３には、タッチ操作位置ＰをＸ座標（図３に付記するＸ方向の座標）とＹ座標（図３に付記するＹ方向の座標）とに分けて検出する方法を示している。まず、タッチ操作位置ＰのＸ座標を検出する場合には、図３（ａ）に示すように、制御部６０のタッチ位置検出部６１により例えば上透明電極３３の一端に電圧を印加するとともに他端を接地接続させて、上透明電極３３にＸ方向への電位勾配を発生させる。このようにして、Ｘ方向への電位勾配を発生させることで、上透明電極３３と下透明電極３４とが接触するタッチ操作位置ＰのＸ座標に対応する電位Ｖ_Ｘが、下透明電極３４を介して検出される。

続いて、タッチ操作位置ＰのＹ座標を検出する場合には、図３（ｂ）に示すように、制御部６０のタッチ位置検出部６１により例えば下透明電極３４の一端に電圧を印加するとともに他端を接地接続させて、下透明電極３４にＹ方向への電位勾配を発生させる。このようにして、Ｙ方向への電位勾配を発生させることで、上透明電極３３と下透明電極３４とが接触するタッチ操作位置ＰのＹ座標に対応する電位Ｖ_Ｙが、上透明電極３３を介して検出される。このようにして検出された電位Ｖ_Ｘおよび電位Ｖ_Ｙが制御部６０のタッチ位置検出部６１に入力され、タッチ位置検出部６１ではこれらの電位Ｖ_Ｘ，Ｖ_Ｙを基にしてタッチ操作位置Ｐ（Ｘ、Ｙ）が算出される。

以上、液晶表示装置１の構成について説明した。以下においては、この液晶表示装置１の作動について、図４および図５を参照しながら、タッチパネル３０へのタッチ操作に応じて液晶表示パネル１０に暗表示をさせて所望の表示を行わせる場合を例示して説明する。

図４には、液晶表示装置１によって表示される画面例として、画面を見ながら数字０〜９をタッチ操作により選択して入力する状態の画面を示している。図４に示す画面例は、暗表示された０〜９の数字のそれぞれが暗表示された矩形枠（例えば、第１枠１０１および第２枠１０２等）に囲まれており、例えば第１枠１０１内をタッチ操作することで、暗表示された選択数字枠１９０内に、第１枠１０１に対応する数字「１」が暗表示されるように構成されている。

ここで、タッチパネル３０を構成する下ガラス基板３２の厚みは例えば０．５〜１．８ｍｍと薄いため、タッチパネル３０がタッチ操作されると、タッチパネル３０を介してタッチ操作力が液晶表示パネル１０の上ガラス基板１１に作用することになるが、例えばタッチ操作力が強い場合には、このタッチ操作力によって上ガラス基板１１が流動性を有した液晶層に向けて突出するように撓んで、液晶層の厚みが薄く変化する。このようにして液晶層の厚みが変化すると、タッチ操作された部分（第１枠１０１およびこの第１枠１０１内に暗表示された「１」）が例えば暗表示から明表示に変化して、所望の表示をすることが困難になる。そこで、本発明を適用した液晶表示装置１は、タッチ操作がされたときの液晶層の厚み変化を抑えることで、タッチ操作に拘らず所望の表示ができる構成を特徴構成として有しており、この特徴構成について図５を参照しながら以下に説明する。

液晶表示装置１を構成する液晶表示パネル１０は、例えば互いに異なる材質を用いて一対の上ガラス基板１１と下樹脂基板１２とにより形成されて、上ガラス基板１１よりも下樹脂基板１２の方が撓みやすいように構成された点に特徴を有する。すなわち、タッチ操作がされて上ガラス基板１１が撓む場合に、この上ガラス基板１１と同方向に且つ同程度に樹脂基板１２を撓ませることで、液晶層の厚み変化を抑える点に特徴を有する。

ここで、基板にタッチ操作力が作用したときの撓み量が、どのように表されるのかを考える。例えば長さＬ、断面幅Ｂ、断面高さＨの断面矩形状の梁のモデルを想定したとき、この梁の長さ方向における中央部分に集中荷重Ｗを作用させた場合の梁の撓み量ｄは、次式（１）で表される。

ｄ＝ＷＬ^３／４８ＥＩ…（１）

上式（１）において、Ｅは縦弾性係数（ヤング率）で梁の材質によって決まる係数であり、一方、Ｉは断面２次モーメントであって梁の断面形状によって決まるものであり、この断面形状の梁の場合、断面２次モーメントＩはＢＨ^３／１２である。このことから、断面高さＨを小さくする、もしくは縦弾性係数Ｅの小さな材質を用いることで、集中荷重Ｗが作用したときの撓み量ｄが大きく、撓みやすい梁を構成できることが分かる。次に、縦弾性係数Ｅを小さくする場合を例にとって説明する。そこで、本発明を適用した液晶表示装置１においては、上ガラス基板１１が板ガラス（縦弾性係数Ｅが約７．１６×１０^４ＭＰａ）を用いて構成され、一方、下樹脂基板１２を上ガラス基板１１よりも撓みやすくするために、板ガラスよりも縦弾性係数Ｅが小さく剛性の低いアクリル樹脂（縦弾性係数Ｅが約０．３１４×１０^４ＭＰａ）を用いて構成される。

図５には、タッチ操作位置Ｐがタッチ操作されたときの液晶表示装置１の側面を示している。この図５から分かるように、タッチパネル３０が強いタッチ操作力でタッチ操作されて上ガラス基板１１が撓む場合には、液晶層内に分散するスペーサ部材１９を介して、タッチ操作力が下樹脂基板１２に作用する。上述したように、上ガラス基板１１よりも下樹脂基板１２の縦弾性係数Ｅが小さく撓みやすい構成となっているので、スペーサ部材１９を介して下樹脂基板１２にタッチ操作力が作用するときに、上ガラス基板１１と同方向に、且つ、上ガラス基板１１と同程度の撓み量となるように下樹脂基板１２を撓ませることが可能になる。このようにして、下樹脂基板１２を上ガラス基板１１と同程度に撓ませることで、結果として液晶層の厚み変化を抑えることができ、液晶表示パネル１０の表示に与える影響を抑えることが可能になる。

また、上述したように、液晶層内に分散するスペーサ部材１９がガラスを用いて形成されていれば、例えばアクリル樹脂を用いて形成されたスペーサ部材と比較して、高い剛性を有して変形しにくくなっているため、上ガラス基板１１が撓んでスペーサ部材１９にタッチ操作力が作用するときに、スペーサ部材１９の変形量を小さくすることができて、タッチ操作力をスペーサ部材１９を介して効率良く下樹脂基板１２に作用させることが可能になる。よって、下樹脂基板１２を精度良く上ガラス基板１１と同程度に撓ませることができる。

また、上述したように、液晶表示パネル１０はＳＴＮ方式であり、例えば基板の法線に平行な螺旋軸に沿って液晶分子が約９０度捩れた状態で封入された一般のツイステッドネマテック（ＴＮ）方式の液晶表示パネルと比較すると、互いの液晶層の厚さが同程度であるとした場合には液晶層の厚み方向に隣接する液晶分子間の捩れ角が大きいため、一般のＴＮ方式の液晶表示パネルよりも液晶層の厚み変化の影響を受け易い。このように、液晶層の厚み変化の影響を受け易いＳＴＮ方式の液晶表示パネル１０に本発明を適用すると、タッチ操作がされた場合であっても液晶表示パネル１０に所望の表示をさせることができるという効果が顕著に発揮される。

さらに、上述したように、上ガラス基板１１および下樹脂基板１２を、縦弾性係数Ｅ（撓みやすさ）の異なる材料を用いて構成するとともに互いの厚みを揃えることで、液晶表示パネル１０の製造工程における基板の取り扱いを簡便にしつつ、タッチ操作された場合であっても表示に影響を及ぼさないように液晶層の厚み変化を抑えることが可能になる。

上述の実施形態においては、上ガラス基板１１と下樹脂基板１２との厚みを揃えた構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。上側基板に対して下側基板の厚みを薄くする構成、例えば、上側基板の厚みを１．１ｍｍとし、下側基板の厚みを０．２〜０．５ｍｍとする構成も好ましい。このような構成とした場合、上側基板と下側基板との材質が同じであっても、両者の撓み量の差を小さくすることができるという効果がある。また、上側基板と下側基板との材質が異なる場合であっても、材質の相違（縦弾性係数Ｅの相違）に基づく撓みやすさに、厚みの相違（断面２次モーメントの相違）に基づく撓みやすさが加わるので、上側基板に対して下側基板を一層撓みやすくすることができ、下側基板を精度良く上側基板と同程度に撓ませることが可能になる。

上述の実施形態においては、アクリル樹脂からなる下樹脂基板１２を用いて構成される液晶表示パネル１０を例示して説明したが、アクリル樹脂からなる下樹脂基板１２に代えて、上ガラス基板１１よりも薄い（例えば、厚みが０．２〜０．５ｍｍの）板ガラスであって、上ガラス基板１１よりも剛性の低い下ガラス基板を用いて液晶表示パネルを構成することも可能である。このように、上ガラス基板１１に対して下ガラス基板を薄くすることで、タッチ操作されたときに下ガラス基板を上ガラス基板１１と同程度に撓ませることが可能になる。なお、板ガラスは、厚みが０．２ｍｍよりも薄くなると割れやすく取り扱いが難しくなるので、下ガラス基板は０．２ｍｍよりも厚く形成されることが好ましい。

上述の実施形態では、上ガラス基板１１に対して下樹脂基板１２の剛性を低くして撓みやすくするために、板ガラスよりも縦弾性係数Ｅの小さいアクリル樹脂を用いて下樹脂基板１２を構成した例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。下樹脂基板１２は、上ガラス基板１１よりも縦弾性係数Ｅが小さく、且つ透明な材料を用いて構成することが可能であり、例えば透明な平板状ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂（縦弾性係数Ｅが約０．２０６×１０^４ＭＰａ）を用いて構成することも可能である。

上述の実施形態においては、下樹脂基板１２を上ガラス基板１１と同程度に撓ませることにより顕著な効果が発揮されるＳＴＮ方式の液晶表示パネル１０に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこの構成の液晶表示パネルに限定して適用されるものではない。例えば、電圧印加がされていない状態では液晶分子の長軸が液晶層の厚み方向に延び、電圧印加により液晶分子の長軸の向きが変化するバーティカルアライメント（ＶＡ）方式や、ＴＮ方式の液晶表示パネルに本発明を適用した場合にも、タッチ操作された場合に表示に影響を及ぼさないように液晶層の厚み変化を抑えることができる。ＴＮ方式においても液晶分子の捩れ配向を有するため、ＳＴＮ方式ほどではないがタッチ操作（外部圧力）によるギャップ変動によって光学特性に影響を受ける。また、ＶＡ方式はＴＮ方式やＳＴＮ方式のように、液晶分子の捩れ配向によって光学特性を実現しているわけではなく、基板間に林立した液晶分子によってその光学特性を実現している。このため、ＶＡ方式は外部圧力によってギャップが変動した場合、局部的な体積変動によって液晶分子に傾きが発生し、これが原因となって光学特性に影響を受ける。

上述の実施形態では、ガラスを用いて形成したスペーサ部材１９を例示して説明したが、例えば上ガラス基板１１に対して下樹脂基板１２の剛性が十分に低い場合、すなわち、それほど剛性の高いスペーサ部材を用いなくても液晶層の厚み変化を抑えることができる場合には、ガラスよりも剛性の低い例えばアクリル樹脂を用いて形成されたスペーサ部材を用いることも可能である。

上述の実施形態においては、抵抗膜方式のタッチパネル３０を備えて構成される液晶表示装置１を例示して説明したが、本発明が適用される液晶表示装置に備えられるタッチパネルはこの方式のものに限定されず、タッチ操作によって液晶層が撓む可能性がある方式であれば静電容量式や光学式等の種々のタッチパネルに適用可能であり、特にタッチ操作（押圧操作）によって生じる撓みを利用してタッチ操作位置を検出するタイプのタッチパネルに採用することが効果的である。例えば、上述したタッチパネル３０は、抵抗膜式のタッチパネルのうちでアナログ方式と称されるものであるが、このタッチパネル３０に代えて、複数の直線状電極からなる上下一対の透明電極を有して構成され、抵抗膜式のタッチパネルのうちでデジタル方式（マトリックス方式）と称されるものを用いることも可能である。このデジタル方式のタッチパネルにおいては、一方の透明電極を構成する直線状電極に対して順にパルス信号を印加し、タッチ操作がされた場合には、一方の直線状電極に印加されたパルス信号が、他方の透明電極を構成する直線状電極のいずれかによって検出される。このとき、パルス信号を出力した一方の直線状電極を特定することでタッチ操作位置の例えばＸ座標が検出され、一方、パルス信号が入力された他方の直線状電極を特定することでタッチ操作位置の例えばＹ座標が検出される。

上述の実施形態では、オンセル方式の液晶表示装置１に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこの構成の液晶表示装置に限定して適用されるものではない。図６には、液晶表示パネル２１０の内部に、タッチ操作に応じて変化する静電容量に基づいてタッチ操作位置を検出する位置検出用透明電極２０１が配設されて構成される、インセル方式の液晶表示装置２００を示しており、この液晶表示装置２００にも本発明を適用することができる。すなわち、断面形状や材質を異ならせることで、下樹脂基板１２の剛性を上ガラス基板１１の剛性よりも低くして、タッチ操作に伴う上ガラス基板１１と下樹脂基板１２とのギャップｄの変化を抑えることができる。なお、図６においては、液晶表示装置１と同一構成部材には同一の番号を付し、上透明電極１３や下透明電極１４等の図示は省略している。

１ 液晶表示装置
１０ 液晶表示パネル
１１ 上ガラス基板（タッチパネル側基板）
１２ 下樹脂基板（反対側基板）
１９ スペーサ部材
３０ タッチパネル
２０１ 位置検出用透明電極（タッチ位置検出電極）

Claims (6)

1. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに設けられて前記液晶表示パネルの表示面へのタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出手段とを備え、前記表示面へのタッチ操作に関連する表示を前記液晶表示パネルにおいて行うことが可能に構成された液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは、所定間隙をおいて対向する一対の平板状の基板間に液晶層を備えて構成され、
   前記一対の基板のうちの前記表示面側に位置する表示面側基板の剛性よりも前記液晶層を挟んで反対側に位置する反対側基板の剛性の方が低いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記タッチ位置検出手段は、前記表示面側基板の表面上に設けられ、タッチ操作位置を検出するタッチパネルから構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記タッチ位置検出手段は、前記液晶表示パネルにおける前記表示面側基板と前記反対側基板との間に配設され、タッチ操作に応じた静電容量の変化に基づいてタッチ操作位置を検出するタッチ位置検出電極から構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記表示面側基板の厚さよりも前記反対側基板の厚さの方が、薄いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示パネルの液晶層を構成する液晶分子は、その分子長軸方向が、前記一対の基板間において前記液晶層の厚み方向に延びる螺旋軸に沿って１８０〜２７０度捩れるようなツイステッドネマテック配置を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶表示パネルの液晶層を構成する液晶分子は、その分子長軸方向が、前記一対の基板間において前記液晶層の厚み方向に延びるバーティカルアライメント配置を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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