JP5937307B2 - 入力機能付き表示装置、および機器 - Google Patents

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、ゲーム端末等の機器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、表示パネルの前方に配置されたタッチパネルと、タッチパネルの前方に配置された保護部材と、表示パネルの後方に配置されたバックライトと、表示パネル、タッチパネル、およびバックライトが収容された筐体とを備えている。また、保護部材は、タッチパネルの端部よりも内側に位置している。

特開２０１０−２１８５４２号公報

しかしながら、上記従来の入力機能付き表示装置では、バックライトの光が、タッチパネルの外側領域を介して、筐体と保護部材との境界部から外部へ漏れ出す可能性があった。バックライトの光が外部へ漏れ出すと、筐体と保護部材との境界部において使用者に光のちらつきが視認されてしまう可能性があった。

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、視認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、前記表示パネルの前方に配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルの前方に配置された保護部材と、前記表示パネルの後方に配置されたバックライトと、前記表示パネル、前記タッチパネル、および前記バックライトが収容された筐体と、を備え、前記保護部材は、前記タッチパネルの端部よりも内側に位置しており、前記筐体は、前記保護部材が位置する方向に突出する突出部を有しており、前記タッチパネルには、前記突出部と前記保護部材との間に設けられた隙間と対向する部位に、遮光膜が設けられており、前記遮光膜は、前記タッチパネルの端部から所定距離以上離れて設けられている。

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機器用筐体に備える。

本発明の入力機能付き表示装置、および機器は、視認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。 遮光膜と境界部との関係を表した入力機能付き表示装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係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、および機器は、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、バックライト３、タッチパネル４、保護フィルム５、および筐体６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、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、これらの詳細についての図示および説明は省略する。

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。

バックライト３は、液晶表示パネル２の後方に配置されており、液晶表示パネル２を照射する役割を担う部材である。バックライト３は、光源３１と、導光板３２とを備えている。光源３１は、導光板３２の光入射面３２ａに向けて光を出射する役割を担う部材であり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成される。なお、ＬＥＤの代わりに、冷陰極蛍光ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＥＬ（Electro-Luminescence）であってもよい。導光板３２は、液晶表示パネル２の下面全体にわたって、光源３１からの光を略均一に導くための役割を担う部材である。ここで、実際には、導光板３２の裏面には反射板、導光板３２の表面には拡散板、レンズシート等が設けられているが、これらの詳細についての図示および説明は省略する。

タッチパネル４は、液晶表示パネル２の前方に配置されており、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４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４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４は、基体４１を備えている。基体４１は、使用者により指あるいはペン等で操作される操作面４１ａ、およびこの操作面４１ａの反対側に位置する背面４１ｂを有している。基体４１は、操作面４１ａおよび背面４１ｂ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４１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４１の背面４１ｂ上には、第１検出電極４２ａと、第１接続電極４３ａと、第２検出電極４２ｂと、第２接続電極４３ｂと、絶縁体４４とが設けられている。

第１検出電極４２ａは、表示入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｆ１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Ｆ１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４２ａは、基体４１の背面４１ｂ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４２ａ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４３ａは、隣り合う第１検出電極４２ａ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４３ａは、基体４１の背面４１ｂ上に設けられている。

第２検出電極４２ｂは、表示入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｆ１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Ｆ１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４２ｂは、基体４１の背面４１ｂ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４２ｂ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４３ｂは、隣り合う第２検出電極４２ｂ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４３ｂは、第１接続電極４３ａと電気的に絶縁するように、かつ絶縁体４４を跨ぐように、この絶縁体４４上に設けられている。ここで、絶縁体４４は、第１接続電極４３ａを覆うようにして基体４１の背面４１ｂ上に設けられている。絶縁体４４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４２ａ、第１接続電極４３ａ、第２検出電極４２ｂ、および第２接続電極４３ｂ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４１の背面４１ｂ上には、配線導体４５が設けられている。

配線導体４５は、第１検出電極４２ａおよび第２検出電極４２ｂ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４５は、その一端部が第１検出電極４２ａおよび第２検出電極４２ｂ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４５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。

また、表示入力領域Ｅ_Ｉおよび外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体４１の背面４１ｂ上には、保護膜４６が設けられている。

保護膜４６は、第１検出電極４２ａ、第１接続電極４３ａ、第２検出電極４２ｂ、第２接続電極４３ｂ、絶縁体４４、および配線導体４５を保護するための役割を担う部材である。このため、保護膜４６は、これら部材を覆うようにして設けられている。保護膜４６の構成材料としては、例えば、二酸化珪素、アクリル系材料等が挙げられる。なお、保護膜４６を形成する方法としては、例えば、転写印刷法、スピンコート法、スリットコート法等が挙げられる。

図１および図２に示すように、保護フィルム５は、タッチパネル４の前方に配置されており、タッチパネル４を保護するための役割を担う部材である。具体的には、保護フィルム５は、タッチパネル４における基体４１の操作面４１ａを保護している。このため、保護フィルム５は、粘着材５１を介して基体４１の操作面４１ａと接着されている。また、保護フィルム５は、基体４１の端部４１１よりも内側に位置している。保護フィルム５としては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム等が挙げられる。また、粘着材５１としては、例えば、アクリル系粘着材、シリコーン系粘着材、ゴム系粘着材、ウレタン系粘着材等が挙げられる。

また、本実施形態では、保護フィルム５の外周部に、加飾部材５２が設けられている（図６参照）。保護フィルム５の外周部に加飾部材５２が設けられているので、保護フィルム５の外周部を加飾することが可能となる。加飾部材５２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。加飾部材５２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。

なお、保護フィルム５の代わりに、厚みを薄く形成したガラス、プラスチック等を保護部材として用いてもよい。

筐体６は、液晶表示パネル２、バックライト３、およびタッチパネル４を収容するための役割を担う部材である。筐体６は、基体６１、枠体６２、および突出部６３を備えている。基体６１は、液晶表示パネル２、バックライト３、タッチパネル４、および保護フィルム５が載置される。枠体６２は、液晶表示パネル２、バックライト３、タッチパネル４、および保護フィルム５を取り囲むように基体６１上に設けられている。突出部６３は、保護フィルム５が位置する方向に枠体６２から突出している。筐体６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。

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、タッチパネル４には、突出部６３と保護フィルム５との境界部Ｃ１と対向する部位に、遮光膜４７が設けられている。具体的には、遮光膜４７は、境界部Ｃ１と対向する部位の、タッチパネル４における基体４１の操作面４１ａ上に設けられている。なお、本実施形態では、境界部Ｃ１は、突出部６３と保護フィルム５との間に設けられた隙間である。遮光膜４７は、バックライト３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。遮光膜４７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。

タッチパネル４には境界部Ｃ１と対向する部位に遮光膜４７が設けられているので、バックライト３の光が、タッチパネル４の外側領域Ｅ_Ｏを介して、境界部Ｃ１から外部へ漏れ出す可能性を低減できる。バックライト３の光が外部へ漏れ出す可能性を低減できるので、境界部Ｃ１において使用者に光のちらつきが視認されてしまう可能性を低減できる。

また、バックライト３の光が、境界部Ｃ１から外部へ漏れ出す可能性をより低減するために、遮光膜４７は、図７に示すように、平面視して、境界部Ｃ１を覆うように設けられていることが好ましい。このため、本実施形態では、遮光膜４７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、本実施形態のように、遮光膜４７の一部は、粘着材５１により覆われていることが好ましい。遮光膜４７の一部が粘着材５１により覆われているので、遮光膜４７が基体４１の操作面４１ａから剥がれる可能性を低減できる。

なお、遮光膜４７が基体４１の操作面４１ａから剥がれる可能性をより低減するために、粘着材５１に覆われている遮光膜４７に、複数の孔が設けられていることが好ましい。遮光膜４７に複数の孔を設けることにより、粘着材５１が、この孔内に埋入された状態で、基体４１の操作面４１ａと遮光膜４７とが接着される。すなわち、遮光膜４７に対する粘着材５１の接着面積が増加するので、遮光膜４７が基体４１の操作面４１ａから剥がれる可能性をより低減できる。

また、本実施形態のように、遮光膜４７は、基体４１の端部４１１から所定距離Ｌ１以上離れて設けられていることが好ましい。本実施形態では、この所定距離Ｌ１は、０．８５〜１．１５ｍｍである。遮光膜４７が所定距離Ｌ１以上離れて設けられているので、基体４１の端面４１ｃを研磨する際に、遮光膜４７が基体４１の操作面４１ａから剥がれてしまう可能性を低減できる。

なお、上記では、遮光膜４７は、基体４１の操作面４１ａ上に設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、遮光膜４７は、境界部Ｃ１と対向する部位の、タッチパネル４における保護膜４６上に設けられていてもよい。

また、本実施形態では、遮光膜４７は、境界部Ｃ１と対向する部位に設けられているとともに、配線導体４５と対向する部位に設けられている。この場合、遮光膜４７に導電材料を含ませるあるいは遮光膜４７を導電材料により形成することにより、遮光膜４７を基準電位に設定しておくことが好ましい。このようにすると、遮光膜４７において、外部からのノイズをある程度遮蔽することができる。遮光膜４７において外部からのノイズをある程度遮蔽することができるので、配線導体４５に対する外部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４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４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、遮光膜４７は、グランド電位に設定されていることが好ましい。

次に、タッチパネル４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４１の操作面４１ａに、保護フィルム５を介して導電体である指Ｆ１が近接、接触、または押圧すると、指Ｆ１と検出電極４２ａ,４２ｂ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Ｆ１と検出電極４２ａ,４２ｂ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４は、入力位置を検出することができる。なお、タッチパネル４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４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４に付与してもよい。この場合、タッチパネル４における基体４１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、視認性を向上することができる。

図８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８に示すように、携帯端末Ｙ１は、入力機能付き表示装置Ｘ１と、音声入力部１０１と、音声出力部１０２と、キー入力部１０３と、機器用筐体１０４とを備えている。

音声入力部１０１は、例えば、マイク等により構成されており、使用者の音声等が入力される。音声出力部１０２は、スピーカ等により構成されており、相手方からの音声等が出力される。キー入力部１０３は、例えば、機械的なキーにより構成される。なお、キー入力部１０３は、表示画面に表示された操作キーであってもよい。機器用筐体１０４は、入力機能付き表示装置Ｘ１、音声入力部１０１、音声出力部１０２、およびキー入力部１０３を収容する役割を担う部材である。

他にも、携帯端末Ｙ１は、必要な機能に応じて、デジタルカメラ機能部、ワンセグ放送用チューナ、赤外線通信機能部等の近距離無線通信部、および各種インタフェース等を備える場合もあるが、これらの詳細についての図示および説明は省略する。

携帯端末Ｙ１は、入力機能付き表示装置Ｘ１を備えているので、視認性を向上することができる。

なお、上記では、携帯端末Ｙ１に音声入力部１０１を備えている例について説明したが、これに限定されない。すなわち、携帯端末Ｙ１には音声入力部１０１は備えていなくと
もよい。

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（機器）
２ 液晶表示パネル（表示パネル）
３ バックライト
４ タッチパネル
４１１ タッチパネルの端部
５ 保護フィルム（保護部材）
５１ 粘着材
６ 筐体
６３ 突出部
４７ 遮光膜
１０４ 機器用筐体
Ｃ１ 境界部

Claims (5)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルの前方に配置されたタッチパネルと、
   前記タッチパネルの前方に配置された保護部材と、
   前記表示パネルの後方に配置されたバックライトと、
   前記表示パネル、前記タッチパネル、および前記バックライトが収容された筐体と、を備え、
   前記保護部材は、前記タッチパネルの端部よりも内側に位置しており、
   前記筐体は、前記保護部材が位置する方向に突出する突出部を有しており、
   前記タッチパネルには、前記突出部と前記保護部材との間に設けられた隙間と対向する部位に、遮光膜が設けられており、
   前記遮光膜は、前記タッチパネルの端部から所定距離以上離れて設けられている、入力機能付き表示装置。
2. 前記遮光膜は、平面視して、前記隙間を覆うように設けられている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
3. 前記保護部材は、粘着材を介して前記タッチパネルと接着されており、
   前記遮光膜の一部は、前記粘着材により覆われている、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１〜３のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置。
5. 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を機器用筐体に備えた機器。

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