JP2014106321A - 液晶表示装置 - Google Patents

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洋明 加藤
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Abstract

【課題】回路基板との接続信頼性を確保しつつ、部品点数の増加を抑制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、第1主面21aに表示領域Eおよび表示領域と重なる入力領域Eを有する第1基板21と、第1基板に対向させて配置された第2基板22と、第1基板および第2基板の間に配置された液晶層と、入力領域と重なるように配置された検出電極と、第1基板の第1主面の縁に沿って配列して検出電極に電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子と、複数の電極端子に導電性接合部材を介して接続された第1回路基板6と、表示領域に重なるように配置された第1偏光板4と、第1偏光板に重なるように配置された第2偏光板とを備えており、第1偏光板は、外周の一部が表示領域から複数の電極端子に重なるところまで延在して第1回路基板の一部を覆っている。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機または携帯情報端末などの様々な用途に用いられる液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、外側主面に表示領域を有する第1基板と、第1基板に対して互いに内側主面同士を対向させて配置された第2基板と、第1基板および第2基板の間に配置された液晶層と、表示領域に重なるように第1基板の外側主面上に設けられた第1偏光板と、第1偏光板と重なるように第2基板の外側主面上に設けられた第2偏光板とを備える。
また、このような液晶表示装置の中には、第1基板の外側主面に設けられ、指などの入力手段との間で容量の変化を生じる複数の検出電極と、各々の検出電極と電気的に接続され、第1基板の外側主面の縁に沿って配列した外部接続用の複数の電極端子と、導電性接合部材を介して複数の電極端子に接続された回路基板とをさらに備える入力機能付きの液晶表示装置も知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−134522号公報
しかしながら、このような液晶表示装置では、回路基板に接続される複数の電極端子が大気中に含まれる水分等を吸収してしまうと、電極端子が腐食して回路基板との接続信頼性が低下する可能性があるという問題点があった。
一方、回路基板と複数の電極端子との接続領域を保護膜で覆うと、別部材として保護膜が必要となるので部品点数が増加するという問題点があった。
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、回路基板との接続信頼性を確保しつつ、部品点数の増加を抑制できる液晶表示装置を提供することである。
本発明に係る液晶表示装置は、外側主面に表示領域および該表示領域と重なる入力領域を有する第1基板と、該第1基板に対して互いに内側主面同士を対向させて配置された第2基板と、前記第1基板および前記第2基板の間に配置された液晶層と、前記入力領域に重なるように前記第1基板の前記外側主面上に配置された、該入力領域に近接する入力手段との間で容量の変化を検出する検出電極と、前記入力領域の外側に位置する領域において前記第1基板の前記外側主面の縁に沿って配列して前記検出電極に電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子と、複数の該電極端子にそれぞれ導電性接合部材を介して接続された複数の回路電極端子を有する回路基板と、前記表示領域に重なるように前記第1基板の前記外側主面上に配置された第1偏光板と、該第1偏光板に重なるように前記第2基板の前記外側主面上に配置された第2偏光板とを備えており、前記第1偏光板は、外周の一部が前記表示領域から複数の前記電極端子に重なるところまで延在して前記回路基板の一部を覆っていることを特徴とする。
本発明に係る液晶表示装置によれば、回路基板との接続信頼性を確保しつつ、部品点数の増加を抑制できる。
本発明の第1の実施形態における液晶表示装置を表す平面図である。 図1のI−I線に沿った断面図である。 第2基板上に設けられた電極、配線などを表した平面図である。 図3のII−II線に沿った液晶表示装置の断面図である。 図1の液晶表示装置における第1基板上に設けられた検出電極、検出用配線、第1回路基板、第1偏光板および保護フィルムを表す平面図である。 図1の液晶表示装置における第1回路基板と第1基板との接続領域を表す平面図である。 図6のIII−III線に沿った断面図である。 本発明の第2の実施形態における液晶表示装置の要部を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態における液晶表示装置の要部を示す平面図である。 図9のIV−IV線に沿った断面図である。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態における液晶表示装置1について、図1〜図7を参照しながら説明する。
液晶表示装置1は、液晶パネル2と、液晶パネル2に向けて光を出射する光源装置3と、液晶パネル2上に配置される第1偏光板4と、液晶パネル2と光源装置3との間に配置される第2偏光板5と、液晶パネル2に接続された第1回路基板6および第2回路基板7と、第1偏光板4上に配置された保護フィルム8と、液晶パネル2に接続されたドライバIC9とを備えている。
液晶パネル2では、第1基板21と第2基板22とが対向配置され、第1基板21と第2基板22との間に液晶層23が設けられているとともに、この液晶層23を取り囲むように第1基板21と第2基板22とを接合するシール材24が設けられている。
第1基板21は、複数の画素Pからなる表示領域Eおよび表示領域Eに重なる入力領域Eを有する第1主面21aと、第1主面21aとは反対側に位置する第2主面21bとを有している。第1基板21の材料は、透光性を有するものが挙げられ、例えばガラスなどである。
第1基板21の第1主面21a上には、X方向およびY方向に沿って配列された複数の検出電極211と、検出電極211に接続された複数の検出用配線212と、検出用配線212を介して検出電極211と電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子213と、Y方向に配列する検出電極211の接続部および複数の検出用配線212を覆うように配置された第1絶縁膜214と
、Y方向に配列する検出電極211の検出部およびX方向に配列する検出電極211を覆うように第1絶縁膜214に設けられた第2絶縁膜215とが設けられている。
複数の検出電極211は、入力領域Eに近接する指などの入力手段との間で容量の変化
を検出する機能を有する。複数の検出電極211は入力領域Eに重なるように設けられて
いる。検出電極211は、複数のひし形状の検出部および隣り合う検出部を接続する接続部
を有する。なお、検出部の形状は特に限定されない。複数の検出部が接続部によってY方向に接続されてなる検出電極211はX方向に配列されている。また、複数の検出部が接続
部によってX方向に接続されてなる検出電極211はY方向に配列されている。X方向に配
列された検出電極211の接続部とY方向に配列された検出電極211の接続部とが交差している。
X方向に配列する検出電極211は第1絶縁膜214に設けられている。また、Y方向に配列する検出電極211の接続部は第1基板21の第1主面21aに設けられているとともに、Y方
向に配列する検出電極211の検出部は第1絶縁膜214に設けられている。なお、第1基板21の第1主面21aに位置する検出電極211の接続部と第1絶縁膜214に位置する検出電極211
の検出部とは、第1絶縁膜214を貫通するコンタクトホールCを介して接続されている。
すなわち、X方向に配列する検出電極211とY方向に配列する検出電極211とは第1絶縁膜214を介して立体交差することで、電気的に絶縁されている。
検出電極211の材料としては、透光性および導電性を有するものが挙げられ、例えばI
TO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、AZO(Al-Doped Zinc Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形成される。
検出用配線212は第1基板21の第1主面21aに設けられている。検出用配線212は検出電極211に電気的に接続されている。検出用配線212は、入力領域Eの外側に位置する領域に設けられている。検出用配線212の材料としては、導電性を有するものが挙げられ、例
えば、ITO、酸化錫、アルミニウム、アルミニウム合金、銀または銀合金などである。
第1絶縁膜214は交差する検出電極211同士を電気的に絶縁する機能を有する。第1絶縁膜214は入力領域Eおよび入力領域Eの外側に位置する領域と重なるように配置され
ている。第1絶縁膜214は、Y方向に配列する検出電極211の接続部および検出用配線212
を覆うように第1基板21の第1主面21a上に設けられている。第1絶縁膜214の材料とし
ては、透光性および絶縁性を有するものが挙げられ、例えば、アクリル樹脂などである。
第2絶縁膜215は、X方向に配列する検出電極211およびY方向に配列する検出電極211
の検出部を覆うように第1絶縁膜214上に設けられている。第2絶縁膜215は入力領域Eおよび入力領域EIの外側に位置する領域に設けられている。
電極端子213は、検出用配線212を介して検出電極211と電気的に接続されている。また
、電極端子213は導電性接合部材Bを介して第1回路基板6と接続されている。電極端子213は、入力領域Eの外側に位置する領域に設けられているとともに、第1基板21の第1主面21aの縁(一辺)に沿って配列している。
また、電極端子213は上層電極端子213aおよび下層電極端子213bを有している。下層
電極端子213bは第1基板21の第1主面21aに設けられている。下層電極端子213bは検出用配線212と同じ材料で形成してもよい。第1絶縁膜214は各々の下層電極端子213bの形
成領域に貫通孔Tを有している。また、貫通孔Tには上層電極端子213aの一部が位置し
ており、上層電極端子213aの他部は第1絶縁膜214上に位置している。貫通孔T内に位置する上層電極端子213aの一部が下層電極端子213bに接触することで、上層電極端子213
aと下層電極端子213bとは接続される。なお、上層電極端子213aは、導電性材料で形成され、例えばITO、IZOなどの酸化物導電膜などで形成される。
次に、入力位置の検出原理について説明する。
第1基板21の第1主面21a上には、入力領域Eにおいて複数の検出電極211がX方向
およびY方向に配列されており、隣接する検出電極211間では浮遊容量が発生する。例え
ば、X方向に配列する複数の検出電極211をグランドなどの一定電位に設定し、Y方向に
配列する複数の検出電極に信号電圧を印加すると、隣接する検出電極211間で電界が発生
する。この状態で、使用者の指などの入力手段が入力領域Eへ近づくと、入力手段が近接した領域に位置する複数の検出電極211の間で電界の大きさが変化する。この変化は電
圧変化として検出手段であるコントローラ(不図示)によって読み取られる。コントローラは所定値を超えた電圧変化をした複数の検出電極211を認識し、認識した複数の検出電
極が配置された領域が入力位置として特定される。
第1基板21の第2主面21b上には、遮光膜216およびカラーフィルタ217が設けている。
遮光膜216は光を遮る機能を有する。遮光膜216は、第1基板21の第2主面21b上に設けられている。また。遮光膜216は、画素Pの外周に沿って格子状に設けられており、すな
わち、ゲート配線221およびソース配線223に平面視して重なるように設けられている。なお、本実施形態における遮光膜216は第2主面21b上に格子状に形成されているが、これ
には限られない。遮光膜216の材料は、例えば、遮光性の高い色(例えば黒色)の染料ま
たは顔料が添加された樹脂、またはクロムなどの金属が挙げられる。
カラーフィルタ217は、可視光のうち特定の波長光のみを透過させる機能を有する。複
数のカラーフィルタ217は、第1基板21の第2主面21b上に位置しており、各画素Pごと
に設けられている。各カラーフィルタ217は、赤(R)、緑(G)および青(B)のいず
れかの色を有している。また、カラーフィルタ217は、上記の色に限られず、例えば、黄
色(Y)、白(W)などの色を有してもよい。カラーフィルタ217の材料としては、例え
ば染料または顔料を添加した樹脂が挙げられる。
第2基板22は、第1基板21の第2主面21bに対向する第1主面22aと、第1主面22aの反対側に位置する第2主面22bとを有している。第2基板22は第1基板21と同様の材料で形成できる。
第2基板22の第1主面22a上には、複数のゲート配線221が設けられており、複数のゲ
ート配線221を覆うようにゲート絶縁膜222が設けられている。このゲート絶縁膜222上に
は複数のソース配線223が設けられているとともに、複数のソース配線223を覆うように平坦化膜224が設けられている。また、平坦化膜224上には共通電極225が設けられている。
共通電極225を覆うように平坦化膜224上には層間絶縁膜226が設けられており、この層間
絶縁膜226上には複数の信号電極227が設けられている。
ゲート配線221は、ドライバIC9から供給される電圧を薄膜トランジスタTFTに印加する機能を有する。図3に示すように、複数のゲート配線221はY方向に沿って配列されて
いる。また、ゲート配線221は線状であって、X方向に沿って延在している。
ゲート絶縁膜222はゲート配線221を覆うように第1主面22a上に設けられている。ゲート絶縁膜222は、窒化シリコン、酸化シリコンなどの絶縁性を有する材料によって形成さ
れる。なお、ゲート絶縁膜222は、上記のスパッタリング法、蒸着法または化学気相成長
法などによって第2基板22の第1主面22a上に形成できる。
ソース配線223は、ドライバIC9から供給される信号電圧を薄膜トランジスタTFTを介して信号電極227に印加する機能を有する。ソース配線223はゲート絶縁膜222上に設けら
れている。図3に示すように、複数のソース配線223は線状に形成されているとともに、
Y方向に延在している。また、複数のソース配線223はX方向に沿って配列されている。
ソース配線223はゲート配線221と同様の材料で形成してもよい。
なお、画素Pとは、複数のゲート配線221と複数のソース配線223とによって囲まれた領
域である。
薄膜トランジスタTFTは、非晶質シリコン、多結晶シリコンまたは酸化物半導体などの
半導体層と、この半導体層上に設けられるとともに、ソース配線223に接続されたソース
電極と、ドレイン電極とを有する。薄膜トランジスタTFTでは、ゲート配線221を介して半導体層に印加される電圧に応じてソース電極およびドレイン電極間の半導体層の抵抗が変化することで、信号電極227への画像信号の書き込みまたは非書き込みが制御される。
平坦化膜224はソース配線223を覆うようにゲート絶縁膜222上に設けられている。平坦
化膜224は有機材料によって形成され、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂または
ポリイミド系樹脂などの樹脂で形成される。なお、平坦化膜224の膜厚は例えば1μm〜
5μmの範囲で設定されている。
共通電極225は、ドライバIC9から印加された電圧によって信号電極227との間で電界を発生させる機能を有する。共通電極225は平坦化膜224上に設けられている。共通電極225は、透光性および導電性を有する材料によって形成され、例えばITO、IZO、ATO、AZO、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形成される。
層間絶縁膜226は、信号電極227と共通電極225とを電気的に絶縁する機能を有する。層
間絶縁膜226はゲート絶縁膜222と同様の材料で形成してもよい。
信号電極227は、ドライバIC9から印加された信号電圧によって共通電極225との間で電界を発生させる機能を有する。複数の信号電極227は層間絶縁膜226上に設けられている。各信号電極227には開口が形成されている。なお、信号電極227は共通電極225と同様の材料で形成してもよい。
液晶層23は、第1基板21と第2基板22との間に設けられている。液晶層23は、ネマティック液晶などを含んでいる。
シール材24は、第1基板21と第2基板22とを貼り合わせる機能を有する。シール材24は第1基板21と第2基板22との間に設けられている。このシール材24は、エポキシ樹脂などによって形成される。
導電性接合部材Bは、導電性を有する接合部材であって、例えば異方性導電膜などである。
第1回路基板6は、導電性接合部材Bを介して第1基板21に接続されている。第1回路基板6はその一部が第1基板21と対向している。第1回路基板6は、基体61、配線パターンおよび回路電極端子62を有する。
基体61は、複数の配線パターンおよび複数の回路電極端子62を支持する機能を有する。基体は絶縁性の材料で形成され、例えば樹脂が挙げられる。また、基体をポリイミド樹脂などの可撓性を有する材料で形成すれば、第1回路基板6を柔軟に折り曲げることが可能となるので、液晶表示装置1を電子機器などに搭載する場合に、よりコンパクトに搭載可能になる。
回路電極端子62は、導電性接合部材Bを介して電極端子213に接続されている。各々の
回路電極端子62は各々の電極端子213に対向している。回路電極端子62は、導電性を有す
る材料で形成され、例えば銅などで形成される。
第2回路基板7は、導電性接合部材Bを介して第2基板22に接続されている。第2回路基板7はその一部が第2基板22と対向している。
第1偏光板4は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。この第1偏光板4は第1基板21の第1主面21a上に設けられている。具体的には、第1偏光板4は第2絶縁膜215上に設けられている。第1偏光板4は表示領域Eに重なるように位置して
いるとともに、表示領域Eの外側に位置する領域にも延在している。また、第1偏光板4の外周の一部は第1回路基板6の一部を覆っている。また、第1偏光板4の外周の一部は、複数の電極端子213および回路電極端子62と重なって設けられている。また、第1偏
光板4は検出用配線211の形成領域に重なるように設けられている。
保護フィルム8は、第1基板21の第1主面21a上に設けられた部材を保護する機能を有している。保護フィルム8は第1偏光板4に設けられている。保護フィルム8は表示領域Eおよび表示領域Eの外側に位置する領域に設けられている。保護フィルム8はポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルフィルムによって形成されている。
液晶表示装置1では、第1偏光板4は外周の一部が表示領域Eから複数の電極端子212に重なるところまで延在して第1回路基板6の一部を覆っている。すなわち、回路電極端子62と電極端子213との接続領域が第1偏光板4によって覆われているので、第1偏光板4によって電極端子213が大気中に含まれる水分等を吸収することを低減でき、電極端子213の腐食を低減し、第1回路基板6との接続信頼性が低下することを抑制できる。さらに、第1回路基板6と電極端子213との接続領域を保護する保護膜として第1偏光板4を利用しているので、部品点数が増加することを低減できる。
また、液晶表示装置1では、保護フィルム8ではなく第1偏光板4の外周の一部が第1回路基板6の一部を覆っている。保護フィルム8は第1偏光板4上に位置しているので、保護フィルム8の外周の一部が第1回路基板6の一部を覆うと、第1回路基板6の近傍で保護フィルム8と第1絶縁膜214との距離が離れやすくなり、第1回路基板6の近傍で保
護フィルム8と第1絶縁膜214との間にできる空間SPが大きくなりやすい。これに対して
、液晶表示装置1では、保護フィルム8に比べて第1基板21側に位置する第1偏光板4の外周の一部が第1回路基板6の一部を覆っているので、第1回路基板6の近傍で第1偏光板4と第1絶縁膜214とが離れることを低減でき、第1回路基板6の近傍で第1偏光板4
と第1絶縁膜214との間にできる空間SPを小さくできる。
また、液晶表示装置1では、第1偏光板4が検出用配線212の形成領域に重なるように
設けられているので、第1偏光板4によって検出用配線212が視認されにくくなる。加え
て、液晶表示装置1では、保護フィルム8が検出用配線212の形成領域に重なるように設
けられている。すなわち、第1偏光板4に加えて保護フィルム8が検出用配線212の形成
領域に重なっているので、検出用配線212が視認されにくくなる。
また、保護フィルム8が複数の検出用配線212と重なる領域において、保護フィルム8
に着色部材を形成してよい。これによって、保護フィルム8が加飾され、検出用配線212
が視認されにくくなる。
第2偏光板5は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。この第2偏光板5は、第2基板22の第2主面22bに対向するように配置されている。第2偏光板5は、第1偏光板4に重なるように位置している。
光源装置3は、液晶パネル2に向けて光を出射する機能を有する。光源装置3は、光源
31と、導光板32とを有している。なお、本実施形態における光源装置3では、光源31にLEDなどの点光源を採用しているが、冷陰極管などの線光源を採用してもよい。
ドライバIC9は、ゲート配線221、ソース配線223などの駆動を制御する機能を有する。ドライバIC9は、導電性接合部材Bを介して第2基板22の第1主面22a上に設けられている。本実施形態では、ゲート配線221用のドライバIC9と、ソース配線223用のドライバIC9との2つのドライバICが設けられている。
[第2の実施形態]
図8は、第2の実施形態における液晶表示装置1Aの要部を示す平面図である。
液晶表示装置1Aは、液晶表示装置1に比べて、保護フィルム8の外周の一部が第1偏光板4の外周の一部を介して第1回路基板6上に位置している点で異なる。
液晶表示装置1Aでは、保護フィルム8が外周の一部が第1偏光板4の外周の一部に重なっていることで、第1偏光板4に加えて保護フィルム8によって回路電極端子62と電極端子213との接続領域が覆われるので、第1偏光板4および保護フィルム8によって電極
端子213が大気中に含まれる水分等を吸収することを低減でき、電極端子213の腐食を低減し、第1回路基板6との接続信頼性が低下することを抑制できる。さらに、第1回路基板6と電極端子213との接続領域を保護する保護膜として保護フィルム8を利用しているの
で、部品点数が増加することを低減できる。
[第3の実施形態]
図9は、第3の実施形態における液晶表示装置1Bの要部を表す図である。図10は、図9のIV−IV線に沿った断面図である。
液晶表示装置1Bは液晶表示装置1に比べて、第1偏光板4は第1回路基板6の一部を覆っている部位に隣接するスリットSを有する点で異なっている。
第1偏光板4のスリットSは、電極端子213群に対して電極端子213の配列方向(Y方向)の両側に形成されている。第1偏光板4の外周の一部が第1回路基板6を覆うと、第1回路基板6の厚みによって第1回路基板6の近傍で第1偏光板4と第1絶縁膜214との間に空間SPができる可能性がある。これに対して、電極端子213群に対して電極端子213の配列方向(Y方向)の両側にスリットSを形成することで、第1回路基板6の厚みによって第1回路基板6の近傍で第1偏光板4と第1絶縁膜214との間にできる空間SPを小さくすることができる。したがって、第1偏光板4によって電極端子213が大気中に含まれる水分等を吸収することを低減でき、電極端子213の腐食を低減し、第1回路基板6との接続信頼性が低下することを抑制できる。
また、第1偏光板4のスリットSは、電極端子213群に対して電極端子213の配列方向(Y方向)の両側に限られず、第1回路基板6の一部を覆っている部位に隣接して形成すればよい。なお、液晶表示装置1Aのように、保護フィルム8の外周の一部が第1回路基板6の一部を覆う場合には、第1偏光板4だけでなく保護フィルム8にもスリットSを形成してもよい。
本発明は第1〜第3の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変更および改良が可能である。
1、1A、1B 液晶表示装置
2 液晶パネル
表示領域
P 画素
入力領域
21 第1基板
21a 第1主面(外側主面)
21b 第2主面(内側主面)
211 検出電極
212 検出用配線
213 電極端子
213a 上側電極端子
213b 下側電極端子
214 第1絶縁膜
215 第2絶縁膜
216 遮光膜
217 カラーフィルタ
22 第2基板
22a 第1主面(内側主面)
22b 第2主面(外側主面)
221 ゲート配線
222 ゲート絶縁膜
223 ソース配線
224 平坦化膜
225 共通電極
226 第2層間絶縁膜
227 信号電極
TFT 薄膜トランジスタ
B 接合部材
S スリット
SP 空間
23 液晶層
24 シール材
3 光源装置
31 光源
32 導光板
4 第1偏光板
5 第2偏光板
6 第1回路基板
61 基体
62 回路電極端子
7 第2回路基板
8 保護フィルム
9 ドライバIC

Claims (3)

  1. 外側主面に表示領域および該表示領域と重なる入力領域を有する第1基板と、該第1基板に対して互いに内側主面同士を対向させて配置された第2基板と、前記第1基板および前記第2基板の間に配置された液晶層と、前記入力領域に重なるように前記第1基板の前記外側主面上に配置された、該入力領域に近接する入力手段との間で容量の変化を検出する検出電極と、前記入力領域の外側に位置する領域において前記第1基板の前記外側主面の縁に沿って配列して前記検出電極に電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子と、複数の該電極端子にそれぞれ導電性接合部材を介して接続された複数の回路電極端子を有する回路基板と、前記表示領域に重なるように前記第1基板の前記外側主面上に配置された第1偏光板と、該第1偏光板に重なるように前記第2基板の前記外側主面上に配置された第2偏光板とを備えており、
    前記第1偏光板は、外周の一部が前記表示領域から複数の前記電極端子に重なるところまで延在して前記回路基板の一部を覆っていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1偏光板上に配置された保護フィルムをさらに備え、
    該保護フィルムは、外周の一部が前記第1偏光板の前記外周の一部に重なっている請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第1偏光板は、前記回路基板の一部を覆っている部位に隣接するスリットを有する請求項1または2に記載の液晶表示装置。
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