JP2015099407A

JP2015099407A - 入力装置

Info

Publication number: JP2015099407A
Application number: JP2012050054A
Authority: JP
Inventors: 渡海　章; Akira Tokai; 章渡海; 井上　学; Manabu Inoue; 学井上; 加道　博行; Hiroyuki Kado; 博行加道
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2015-05-28
Also published as: WO2013132857A1

Abstract

【課題】静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層１７を介して貼り付けられる透光性基板１６を備え、かつ前記座標検出電極の一方の透明電極１８は、前記透光性基板１６の接着層１７側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の透明電極１９は、前記液晶表示装置の共通電極を用いた。
【選択図】図２

Description

本発明は、画面へ座標を入力する静電容量結合方式の入力装置に関するものである。

表示画面に使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能をもつ入力装置を備えた表示装置は、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチによる入力装置として、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、あるいは容量変化を検出する静電容量結合方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式などが知られている。

静電容量結合方式は、抵抗膜方式や光センサ方式と比較した場合に次のような利点がある。例えば、抵抗膜方式や光センサ方式では透過率が８０％程度と低いのに対し静電容量結合方式は約９０％と透過率が高く表示画質を低下させない点があげられる。また、抵抗膜方式では抵抗膜の機械的接触によりタッチ位置を検知するため、抵抗膜が劣化または破損するおそれがあるのに対し、静電容量結合方式では検出用電極が他の電極などと接触するような機械的接触がなく、耐久性の点からも有利である。

静電容量結合方式の入力装置としては、例えば、特許文献１で開示されているような方式がある。

特開２０１１−９０４５８号公報

本発明はこのような静電容量結合方式の入力装置において、製造が容易な入力装置を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために本発明は、液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられる透光性基板を備え、かつ前記座標検出電極の一方の電極は、前記透光性基板の接着層側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の電極は、前記液晶表示装置の電極を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、容易に低抵抗の電極が形成可能な高温のプロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるため、消費電力の低減を図ることができる。また、液晶表示装置の製造プロセスとは別々に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、容易に適用することができる。

さらに、液晶表示装置のパネルを作製した後の化学エッチングによる研磨が可能で、研磨後のパネル表面に電極パターン形成することによる製造コストの上昇も抑制できる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルを備えた液晶表示装置の概略構成を説明するための構成図本発明の一実施の形態によるタッチパネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置において、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図

以下、本発明の一実施の形態による入力装置について、液晶表示装置に用いるタッチパネルを例に図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネル機能を備えた液晶表示装置の概略構成を説明するための構成図である。

図１において、１は入力装置となる静電容量結合方式のタッチパネル機能を備えた液晶表示装置であり、液晶表示装置１は、観察者側の基板、すなわち液晶表示装置１の前面に透光性基板としてのタッチパネル基板２が配置されている。

前記タッチパネル基板２には、一対の座標検出電極の一方の容量検出用の検知電極ＹＰ１、ＹＰ２・・・・が形成されている。一方、座標検出電極の他方の電極である容量検出用の駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・は、液晶表示装置の電極により構成されている。すなわち、液晶表示装置のＴＦＴ基板などに形成される共通電極、または各画素毎に設けられる画素電極により、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・が構成されている。

タッチパネル機能を備えた液晶表示装置１では、表示された画像を使用者が見ながら、タッチパネルを操作するため、液晶表示装置１の表示画像がタッチパネル基板２を透過する必要があり、タッチパネル基板２は透過率が高いことが望ましい。

タッチパネル機能を構成する検知電極ＹＰ１、ＹＰ２・・・・と駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・は、検出用配線によって容量検出部３に接続される。容量検出部３は、制御演算部４から出力される検出制御信号により制御され、タッチパネルに含まれる各検知電極ＹＰ１、ＹＰ２・・・・と駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・の容量を検出し、各電極の容量値によって変化する容量検出信号を制御演算部４に出力する。

制御演算部４は、各電極の容量検出信号から各電極の信号成分を計算するとともに、各電極の信号成分から入力座標を演算して求める。制御システム５は、タッチ操作により制御演算部４から入力座標が転送されると、そのタッチ操作に応じた表示画像を生成して、表示制御信号として表示制御回路６に転送する。表示制御回路６は、表示制御信号により転送される表示画像に応じて表示信号を生成し、液晶表示装置１に画像を表示する。

図２は本発明の一実施の形態によるタッチパネル機能を備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。なお、図２においては、タッチパネル機能を備えた液晶表示装置の主要構成要素のみを示し、バックライトなどは省略して示している。また、液晶表示装置としては、液晶を間に挟んで対向する一対の基板のうち一方の基板の面内方向に、共通電極および各画素毎の画素電極を配列したインプレイン・スイッチング型（ＩＰＳ型）の液晶表示装置を例に説明する。

図２において、透光性の基板１０には、各画素毎に設けられる複数の透光性の画素電極、および共通電極がマトリクス状に配列して形成されているとともに、各画素電極への信号電圧の印加をオンオフするためのスイッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が複数個形成され、これによりアクティブマトリクス方式の電極部１１が形成されている。

前記基板１０に間隙をあけて対向配置される観察者側の透光性の基板１２の内面には、前記画素電極から構成される画素に一致させてＲＧＢのカラーフィルタ層１３が形成され、前記基板１０と基板１２との間には、液晶を封入することにより液晶層１４が形成されている。また、前記基板１２の観察者側には、偏光板１５ａが配置され、前記基板１０の背面側、すなわちバックライトを配置する側には偏光板１５ｂが配置され、これにより液晶表示装置が構成されている。

前記液晶表示装置の偏光板１５ａ上には、液晶表示装置の割れ防止などの保護機能を果たすとともに、タッチパネル基板２となる透光性基板１６が透光性の高分子材料からなる接着層１７を介して貼り付けられて配置されている。この透光性基板１６の接着層１７側の内面、すなわち液晶表示パネル側の表面には、タッチパネルの座標検出電極の一方の検知電極ＹＰ１、ＹＰ２・・・・を構成する透光性の透明電極１８が複数本間隔をあけて形成されている。また、前記基板１０の表面には、前記透明電極１８と直交してマトリクス状になるように、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・を構成する透光性の透明電極１９が複数本間隔をあけて形成されている。前記透明電極１９は、前記液晶表示装置の共通電極となり、この共通電極に対応させて液晶表示装置の画素電極２０が形成されている。

すなわち、前記タッチパネル基板２の透明電極１８と、液晶表示装置の共通電極としての透明電極１９との間には、液晶層１４、カラーフィルタ層１３、透光性基板１２、偏光板１５ａおよび接着層１７からなる誘電体要素を介して静電容量結合を形成しており、前記透明電極１８を形成した透光性基板１６と、前記透明電極１９を形成した基板１０と、これらの基板間に配置される液晶層１４、カラーフィルタ層１３、透光性基板１２、偏光板１５ａ、および接着層１７とにより、静電容量結合方式のタッチパネルが構成されている。

ここで、前記透光性基板１６としては、バリウムホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、化学強化ガラスなどのガラス基板や、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂フィルムからなる樹脂基板等を使用することができる。また、上記例では、タッチパネルの座標検出電極の他方の駆動電極ＸＰ１、ＸＰ２・・・・を構成する透明電極１９として、前記液晶表示装置の共通電極を用いたが、画素電極を用いてもよい。

図３は、図２に示すタッチパネル機能を備えた液晶表示装置において、タッチパネルを構成する電極パターンの一例を示す平面図であり、図３（ａ）は透光性基板１６側の透明電極１８を示し、図３（ｂ）は基板１２側の透明電極１９を示している。図３において、２１は表示領域を示している。

図３に示すように、タッチパネルを構成するそれぞれの透明電極１８、１９には、銀や銅やアルミなどの低抵抗金属材料からなる引出配線部１８ａ、１９ａを備え、そしてその引出配線部１８ａ、１９ａは、透光性基板１６および基板１２の表示領域２１外の端部に形成された端子部１８ｂ、１９ｂに電気的に接続されている。

前記透明電極１８、１９は、厚さ５０〜２００ｎｍの導電性を有する薄膜により構成され、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＡＴＯ（酸化アンチモン錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等を使用することができる。また、透明電極１８、および透明電極１９はシート抵抗が４０Ω／□程度となるように形成している。

図４は、図２に示すタッチパネルを備えた液晶表示装置の製造工程を示す図であり、以下図４を用いて説明する。

まず、通常の液晶表示装置のパネルの製造工程と同様に、パネルを作製する。このとき、共通電極（または画素電極）を透明電極１９として使えるように、表示領域内の複数の領域に分け、該領域内で互いに接続が可能な形態としておく。

図４（ａ）に示すように、パネルを作製した後、パネルの基板１０、１２について、フッ化水素により化学エッチングを行い、図４（ｂ）に示すように、基板１０、１２の表面の研磨（スリミング）を行う。

その後、図４（ｃ）に示すように、基板１２上に偏光板１５ａを、基板１０下に偏光板１５ｂを貼り付ける。その後、図３（ｂ）に示すように端子部１９ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。この他、図示していないが液晶表示に必要な電極の端子部にも外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。

一方、別の工程により、透光性基板１６に透明電極１８を形成する工程を実施する。この工程では、ガラス基板からなる透光性基板１６表面にＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜をスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、透明電極１８を形成し、図３（ａ）に示すように引出配線部１８ａ、端子部１８ｂを形成し、端子部１８ｂに外部接続用のフレキシブル配線板を異方導電性接着材により電気的に接続する。

その後、図４（ｄ）に示すように、偏光板１５ａを配置した液晶表示装置に対して、別の工程で作製された透明電極１８を有する透光性基板１６の位置合わせを行った後、図４（ｅ）に示すように、両者を透光性の接着層１７により貼り付けることにより完成品とすることができる。

なお、両者を接着層１７で貼り付ける際に、接着層１７は、液状の接着材、またはシート状の接着材により形成してもよい。また、接着層１７は、液晶表示装置の偏光板１５側に形成した後、透明電極１８を形成した透光性基板１６を貼り付けるか、または透明電極１８を形成した透光性基板１６にあらかじめ接着層１７を形成し、その透光性基板１６を液晶表示装置の偏光板１５ａに貼り付けるようにしてもよい。

なお、共通電極を接続して共通電極群とし、タッチパネルの駆動電極として用いる場合は、液晶表示期間とタッチパネルの座標検出期間を時分割し、座標検出期間中はバックライトを消灯して駆動すればよい。また、座標検出用の駆動電圧を高周波信号とすることで、座標検出期間中も液晶表示を維持しつつ座標検出する駆動を行うことが可能である。

一方、画素電極をタッチパネルの駆動電極として用いる場合は、液晶表示期間とタッチパネルの座標検出期間を時分割し、座標検出期間中はバックライトを消灯して駆動する方法を用いればよい。

以上のように本発明においては、液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられる透光性基板を備え、かつ前記座標検出電極の一方の電極は、前記透光性基板の接着層側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の電極は、前記液晶表示装置の基板に形成された共通電極、または画素電極を用いたもので、透光性基板側の座標検出電極である透明電極は、パネルの製造プロセスとは別の製造工程で作製できるため、容易に低抵抗の電極が形成可能な高温のプロセスによる加工が可能で、これにより入力装置の座標検出電極の低抵抗値化を図ることができるため、消費電力の低減を図ることができる。

また、パネルの製造プロセスとは別々に作製した透光性基板を接着層により貼り付けるという簡単な工程で製造することができるため、上記実施の形態で説明したように配線が複雑化せず容易に適用することができる。

以上のように本発明は、静電容量結合方式の入力装置において有用な発明である。

１液晶表示装置
２タッチパネル基板
３容量検出部
１２透光性基板
１５偏光板
１６透光性基板
１７接着層
１８、１９透明電極

Claims

液晶表示装置の観察者側に配置され、かつ誘電体要素を介して直交するように対向する一対の座標検出電極を備えた入力装置であって、前記液晶表示装置は、観察者側の基板上に誘電体要素となる接着層を介して貼り付けられる透光性基板を備え、かつ前記座標検出電極の一方の電極は、前記透光性基板の接着層側の表面に形成するとともに、前記座標検出電極の他方の電極は、前記液晶表示装置の電極を用いたことを特徴とする入力装置。
前記誘電体要素は、接着層を含め、液晶表示装置の構成材料により構成したことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。