WO2016136664A1 - タッチセンサ付き液晶表示装置 - Google Patents

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touch
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伸一 宮崎
野間 幹弘
正裕 奥野
昌史 真弓
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シャープ株式会社
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    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/16Materials and properties conductive

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device with a touch sensor.
  • Patent Document 1 discloses a touch having a liquid crystal layer between an opposing TFT substrate and a glass substrate, a touch detection electrode on the front surface of the glass substrate, and a touch drive electrode between the glass substrate and the TFT substrate.
  • a liquid crystal display device with a sensor is disclosed.
  • a pixel electrode and a common electrode for controlling image display are provided between the liquid crystal layer and the TFT substrate.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with a touch sensor that can suppress abnormal alignment of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer even when a charged body approaches.
  • a liquid crystal display device with a touch sensor includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, There are a plurality of touch drive electrodes and touch detection electrodes, respectively, and at least one of the touch drive electrodes and the touch detection electrodes is a first side on both sides of the first substrate opposite to the liquid crystal layer.
  • a touch sensor disposed on a surface, a dummy electrode disposed on a region where the touch drive electrode and the touch detection electrode are not disposed on the first surface of the first substrate, and the touch drive electrode.
  • the surface resistance is 10 9 ( ⁇ / ⁇ : ohm per square) or more and 10 10 ( / ⁇ ) and a polarizing plate including the following conductive layer.
  • the sheet resistance of the conductive layer included in the polarizing plate is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal display device with a touch sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the polarizing plate.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another structure of the polarizing plate.
  • FIG. 6 is a plan view of a liquid crystal display device with a touch sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the sheet resistance of the conductive layer.
  • a liquid crystal display device with a touch sensor includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, There are a plurality of touch drive electrodes and touch detection electrodes, respectively, and at least one of the touch drive electrodes and the touch detection electrodes is a first side on both sides of the first substrate opposite to the liquid crystal layer.
  • a touch sensor disposed on a surface, a dummy electrode disposed on a region where the touch drive electrode and the touch detection electrode are not disposed on the first surface of the first substrate, and the touch drive electrode.
  • the electrode is disposed on the electrode disposed on the first surface of the first substrate, and has a surface resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ).
  • the following conductive layers Comprising comprising a polarizing plate, a (first configuration).
  • the electric charge moves from the dummy electrode through the polarizing plate, so that a vertical electric field is hardly generated, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer The abnormal orientation can be suppressed.
  • the polarizing plate includes a polarizer, the conductive layer having a surface resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less, the touch drive electrode, and the touch detection. You may make it have an adhesive layer for adhere
  • the polarizing plate by providing the polarizing plate with a conductive layer having a surface resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less, the charged body of the liquid crystal display device with a touch sensor is provided. Abnormal alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when approaching the surface can be suppressed.
  • the polarizing plate includes a polarizer and the conductive layer having a surface resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less, and the conductive layer includes:
  • the touch drive electrode and the touch detection electrode may include an adhesive for bonding between the electrode disposed on the first surface of the first substrate and the polarizing plate (third) Constitution).
  • the charged body when the surface resistance of the conductive layer that also functions as an adhesive layer is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less, the charged body is a liquid crystal with a touch sensor. Abnormal alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when approaching the surface of the display device can be suppressed.
  • the touch drive electrode and the touch detection electrode may be arranged on the first surface of the first substrate (fourth configuration).
  • the fourth configuration it is possible to suppress abnormal alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when a charged body approaches the so-called on-cell liquid crystal display device with a touch sensor.
  • the touch detection electrode is disposed on the first surface of the first substrate, and the touch drive electrode is formed on the first substrate and the second substrate. It can also be set as the structure arrange
  • the fifth configuration it is possible to suppress abnormal alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when a charged body approaches a liquid crystal display device with a touch sensor having a so-called semi-in-cell structure.
  • FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal display device with a touch sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the liquid crystal display device with a touch sensor includes a pair of transparent (excellent) substrates 11 and 12, a liquid crystal layer 13 interposed between the substrates 11 and 12, and a touch drive electrode 14.
  • the opposing substrates 11 and 12 are each provided with a substantially transparent glass substrate, and a plurality of films are laminated on each glass substrate by a known photolithography method or the like.
  • the front side (front side of the liquid crystal display device) of both the substrates 11 and 12 is a CF substrate (first substrate) 11, and the back side (back side of the liquid crystal display device) is an array substrate (second substrate) 12.
  • the liquid crystal layer 13 includes liquid crystal molecules that are substances whose optical characteristics change with application of an electric field.
  • the liquid crystal molecules are, for example, a positive type and are driven by a lateral electric field driving method such as an IPS method.
  • An alignment film (not shown) for aligning liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 13 is formed on the inner surfaces of both the substrates 11 and 12.
  • a plurality of thin film transistors (TFTs) and pixel electrodes as switching elements are provided in a matrix.
  • a common electrode is provided between the pixel electrode and the liquid crystal layer 13 via an insulating film.
  • the CF substrate 11 is arranged in a matrix so that colored portions such as R (red), G (green), and B (blue) overlap each pixel electrode on the array substrate 12 side in plan view.
  • a color filter (not shown) is provided.
  • a substantially lattice-shaped light shielding layer (black matrix) for preventing color mixture is formed between the colored portions constituting the color filter.
  • one display pixel which is a display unit, is formed by a combination of three colored portions of R (red), G (green), and B (blue) and three pixel electrodes facing them. It is configured.
  • the display pixel includes a red sub-pixel having an R colored portion, a green sub-pixel having a G colored portion, and a blue sub-pixel having a B colored portion. These sub-pixels of each color are arranged repeatedly along the row direction (X-axis direction) to form a pixel group, and a large number of these pixel groups are arranged along the column direction (Y-axis direction). It is arranged. That is, a plurality of display pixels are arranged on the matrix. In the present embodiment, the sub-pixels have a so-called stripe arrangement.
  • the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the dummy electrode 16 are provided on the front side surface (first surface) of the CF substrate 11. That is, the liquid crystal display device with a touch sensor according to this embodiment has a so-called on-cell structure in which the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 are provided on the outer (front side) surface of the CF substrate 11.
  • the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 constitute a touch sensor that detects a touch position.
  • This touch sensor is a so-called projected capacitance method, and its detection method is a mutual capacitance method.
  • the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 are made of a conductive film made of a material having excellent translucency and conductivity such as ITO (Indium Tin Oxide) and ZnO (Zinc Oxide).
  • a plurality of touch drive electrodes 14 are arranged in the Y-axis direction in one row, and a plurality of rows of touch drive electrodes 14 arranged in the Y-axis direction are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. Are provided in plurality.
  • the touch detection electrodes 15 extend in the Y-axis direction, and a plurality of touch detection electrodes 15 extending in the Y-axis direction are provided in the X-axis direction at predetermined intervals.
  • a signal for detecting a touch position is supplied to each of the plurality of touch drive electrodes 14 via the wiring 20.
  • signals are sequentially input to the plurality of touch drive electrodes 14 and an output signal output from the touch detection electrode 15 is detected.
  • the capacitance between the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 at that position changes. Based on the output signal output from the touch detection electrode 15, the position where the capacitance has changed is detected, and the detected position is specified as the touch position.
  • a dummy electrode 16 is provided in a region other than a region where the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the wiring 20 are provided on the front surface of the CF substrate 11.
  • the dummy electrode 16 is provided on the front side of the CF substrate 11 in order to prevent the transmissivity and the like from changing between a position where the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 are provided and a position where the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 are not provided. ing. Therefore, the dummy electrode 16 is also composed of a conductive film made of the same material as the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15, that is, a material having excellent translucency such as ITO or ZnO. The dummy electrode 16 is not connected to other wirings or electrodes and is in an electrically floating state.
  • a polarizing plate 17 is provided on the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the dummy electrode 16.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the polarizing plate 17.
  • the polarizing plate 17 includes a hard coat layer 171 that is a protective layer, a polarizer 172, a conductive layer 173, and an adhesive layer 174.
  • the adhesive layer 174 is a layer for bonding the polarizing plate 17 to the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the dummy electrode 16.
  • the conductive layer 173 is made of a conductive resin containing a conductive material, for example.
  • the sheet resistance of the conductive layer 173 is 10 9 ( ⁇ / ⁇ : ohm per square) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the sheet resistance of the conductive layer was 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less. Even when the charged body approaches the surface of the liquid crystal display device with a touch sensor, a vertical electric field is unlikely to occur due to the movement of charges from the dummy electrode 16 to the touch drive electrode 14 and the touch detection electrode 15 via the polarizing plate 17. Thus, it was found that the abnormal alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 13 was suppressed.
  • the sheet resistance of the conductive layer 173 of the polarizing plate 17 is set to 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less. Note that, regardless of the resistivity of the conductive material, by adjusting the film thickness of the conductive layer 173, the sheet resistance of the conductive layer 173 is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another structure of the polarizing plate 17.
  • the polarizing plate 17 illustrated in FIG. 5 includes a hard coat layer 171 that is a protective layer, a polarizer 172, and a conductive layer 175.
  • the sheet resistance of the conductive layer 175 is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the conductive layer 175 also functions as an adhesive layer including an adhesive for bonding the polarizing plate 17 to the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the dummy electrode 16.
  • FIG. 6 is a plan view of a liquid crystal display device with a touch sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • the same constituent elements as those of the liquid crystal display device with a touch sensor shown in FIG. 1 to FIG. Description is omitted.
  • the liquid crystal display device with a touch sensor in the second embodiment is different from the liquid crystal display device with a touch sensor in the first embodiment in the arrangement positions of the touch drive electrode 14, the touch detection electrode 15, and the dummy electrode 16.
  • each touch drive electrode 14 extends in the X-axis direction, and a plurality of touch drive electrodes 14 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction. As shown in FIG. 8, the touch drive electrode 14 is disposed between the array substrate 12 and the liquid crystal layer 14.
  • a common electrode disposed between the array substrate 12 and the liquid crystal layer 14 may be used in common as the touch drive electrode 14.
  • each touch detection electrode 15 extends in the Y-axis direction, and a plurality of touch detection electrodes 15 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.
  • the touch detection electrode 15 is arranged on the front side of the CF substrate 11 as shown in FIG.
  • the touch detection electrode 15 is provided on the outer side (front side) of the CF substrate 11, and the touch drive electrode 14 is provided on the inner side (back side) of the CF substrate 11. This is a so-called semi-in-cell structure.
  • the dummy electrode 16 is provided on the front side of the CF substrate 11 and in a region where the touch detection electrode 15 is not provided. In addition, when one dummy electrode 16 is provided so as to straddle a plurality of touch drive electrodes 14, a signal supplied to the touch drive electrode 14 may interfere with each other through the dummy electrodes 16. The dummy electrode 16 is divided so as not to extend over the (at least two) touch drive electrodes 14.
  • a polarizing plate 17 is provided on the touch detection electrode 15 and the dummy electrode 16.
  • the polarizing plate 17 includes a conductive layer having a sheet resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the polarizing plate 17 may have the configuration shown in FIG. 4 or the configuration shown in FIG. Even in the liquid crystal display device with a touch sensor according to the second embodiment, even when a charged body is approaching, a vertical electric field is unlikely to be generated by the movement of charges from the dummy electrode 16 to the touch detection electrode 15 via the polarizing plate 17. Thus, the abnormal alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 13 is suppressed.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the configuration of the polarizing plate 17 is not limited to the configuration shown in FIG. 4 or the configuration shown in FIG. 5, and the sheet resistance is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less. Any structure including a layer may be used. Therefore, in the configuration illustrated in FIG. 4, the conductive layer 173 may be provided on the hard coat layer 171 or may be provided between the hard coat layer 171 and the polarizer 172. In the configuration of FIG.
  • the hard coat layer 171 and the polarizer 172 are made to contain a conductive material to form a conductive layer, and the surface resistance of this conductive layer is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ). It may be set to 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the conductive layer 175 is merely an adhesive layer, and the hard coat layer 171 and the polarizer 172 include a conductive material to form a conductive layer.
  • the surface resistance of the conductive layer is 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the value of the sheet resistance of the conductive layer of the polarizing plate 17 can be obtained as follows in any of the configurations of the first embodiment, the second embodiment, and the modification described above.
  • two ITO patterns 62a and 62b having the same size are formed on the surface of the glass substrate 61 at a predetermined interval W.
  • the predetermined interval W is set to 13 ⁇ m.
  • the polarizing plate 17 including the conductive layer is attached so as to straddle the ITO patterns 62a and 62b, and the resistance R ab (M ⁇ ) between the ITO patterns 62a and 62b is measured.
  • the polarizing plate 17 is attached to the ITO patterns 62a and 62b by the adhesive layer 174 in the configuration shown in FIG.
  • the polarizing plate 17 is a structure shown in FIG. 5, it will affix on ITO pattern 62a, 62b with the conductive layer 175 which has adhesiveness.
  • the measurement time was about 1 second.
  • the sheet resistance R sq ( ⁇ / ⁇ ) of the conductive layer of the polarizing plate 17 is given by assuming that the width of the polarizing plate 17 is L ⁇ m.
  • R sq R ab ⁇ L / W You can ask for it.
  • the polarizing plate 17 includes members other than the conductive layer (for example, in the first embodiment, the hard coat layer 171, the polarizer 172, and the adhesive layer 174), but these members do not have conductivity. Therefore, it does not affect the surface resistance value of the conductive layer. Therefore, it is possible to measure the surface resistance of the conductive layer of the polarizing plate 17 without taking out the conductive layer from the polarizing plate 17 with the entire polarizing plate 17 as a measurement target.
  • the liquid crystal display device with a touch sensor according to the present invention can be expressed as including a polarizing plate having a surface resistance of 10 9 ( ⁇ / ⁇ ) or more and 10 10 ( ⁇ / ⁇ ) or less.
  • the driving method of the liquid crystal may be a horizontal electric field driving method, and is not limited to the IPS method.
  • the liquid crystal molecules may be negative.
  • the vertical electric field fluctuates in the vertical direction.
  • the liquid crystal molecules fluctuate so that they rotate. Therefore, the vertical electric field is applied compared to the positive type. Display anomalies are reduced. For this reason, the negative type is preferable to the positive type.
  • the display device with a touch sensor in this embodiment includes a mobile phone (including a smartphone), a notebook computer (including a tablet notebook computer), a portable information terminal (including an electronic book, a PDA, and the like), a digital photo. Used in various electronic devices such as frames and portable game machines.

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Abstract

 帯電体が近づいても、液晶層の液晶分子に異常配向が生じにくいタッチセンサ付き液晶表示装置を提供する。タッチセンサ付き液晶表示装置は、CF基板11(第1基板)とアレイ基板12(第2基板)との間に介在する液晶層13を有し、CF基板11の表側の面に、タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15のうちの少なくとも一方が配置されており、さらにその上に偏光板17が配置されている。CF基板11の表側の面において、タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15が配置されていない領域には、ダミー電極16が配置されている。偏光板17は、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む。

Description

タッチセンサ付き液晶表示装置
 本発明は、タッチセンサ付き液晶表示装置に関する。
 特許文献1には、対向するTFT基板及びガラス基板の間に液晶層を有し、ガラス基板の表側の面にタッチ検出電極を、ガラス基板とTFT基板との間にタッチ駆動電極を備えたタッチセンサ付き液晶表示装置が開示されている。このタッチセンサ付き液晶表示装置では、液晶層及びTFT基板の間に、画像表示を制御するための画素電極と共通電極が設けられている。
特開2014-219986号公報
 ここで、電気を帯びた帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づくと、帯電体と共通電極との間に垂直電界が生じて、液晶層の液晶分子が異常配向し、画像が正常に表示されなくなる可能性がある。
 本発明は、帯電体が近づいた場合でも、液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができるタッチセンサ付き液晶表示装置を提供することを目的とする。
 本発明の一実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板の間に介在する液晶層と、タッチ駆動電極及びタッチ検出電極をそれぞれ複数有し、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうちの少なくとも一方の電極が前記第1基板の両面のうち、前記液晶層とは反対側の第1の面に配置されているタッチセンサと、前記第1基板の前記第1の面において、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極が配置されていない領域に配置されているダミー電極と、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち、前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極の上に配置され、面抵抗が109(Ω/□:オームパースクエア)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む偏光板と、を備える。
 本発明によれば、偏光板に含まれる導電層の面抵抗を109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下としている。これにより、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づいた場合でも、偏光板を介してダミー電極から電荷が移動するので垂直電界が生じにくくなり、液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
図1は、第1の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置の平面図である。 図2は、図1の点線で囲まれた部分を拡大した図である。 図3は、図2のII-II線の断面図である。 図4は、偏光板の構造を示す断面図である。 図5は、偏光板の別の構造を示す断面図である。 図6は、第2の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置の平面図である。 図7は、図6の点線で囲まれた部分を拡大した図である。 図8は、図7のVIII-VIII線の断面図である。 図9は、導電層の面抵抗を測定する方法を示す模式図である。
 本発明の一実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板の間に介在する液晶層と、タッチ駆動電極及びタッチ検出電極をそれぞれ複数有し、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうちの少なくとも一方の電極が前記第1基板の両面のうち、前記液晶層とは反対側の第1の面に配置されているタッチセンサと、前記第1基板の前記第1の面において、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極が配置されていない領域に配置されているダミー電極と、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち、前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極の上に配置され、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む偏光板と、を備える(第1の構成)。
 第1の構成によれば、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づいた場合でも、偏光板を介してダミー電極から電荷が移動するので垂直電界が生じにくくなり、液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
 第1の構成において、前記偏光板は、偏光子と、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の前記導電層と、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極と前記偏光板との間を接着するための接着層と、を有するようにしてもよい(第2の構成)。
 第2の構成によれば、偏光板に面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を設けることによって、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づいた場合の液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
 第1の構成において、前記偏光板は、偏光子と、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の前記導電層とを有し、前記導電層は、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極と前記偏光板との間を接着するための接着材を含むようにしてもよい(第3の構成)。
 第3の構成によれば、接着層としても機能する導電層の面抵抗を109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下とすることによって、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づいた場合の液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
 第1から第3のいずれかの構成において、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極は、前記第1基板の前記第1の面に配置される構成とすることができる(第4の構成)。
 第4の構成によれば、いわゆるオンセル構造のタッチセンサ付き液晶表示装置に帯電体が近づいた場合の液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
 第1から第3のいずれかの構成において、前記タッチ検出電極は、前記第1基板の前記第1の面に配置されており、前記タッチ駆動電極は、前記第1基板及び前記第2基板の間に配置される構成とすることもできる(第5の構成)。
 第5の構成によれば、いわゆるセミインセル構造のタッチセンサ付き液晶表示装置に帯電体が近づいた場合の液晶層の液晶分子の異常配向を抑制することができる。
 [実施の形態]
 以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
 [第1の実施形態]
 図1は、第1の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置の平面図である。図2は、図1の点線で囲まれた部分を拡大した図である。図3は、図2のII-II線の断面図である。
 第1の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置は、一対の透明な(透光性に優れた)基板11、12と、両基板11、12間に介在する液晶層13と、タッチ駆動電極14と、タッチ検出電極15と、ダミー電極16と、偏光板17とを備える。
 対向する両基板11、12は、それぞれほぼ透明なガラス基板を備えており、それぞれのガラス基板上に既知のフォトリソグラフィ法などによって複数の膜が積層された構成となっている。両基板11、12のうち表側(液晶表示装置の正面側)がCF基板(第1基板)11であり、裏側(液晶表示装置の背面側)がアレイ基板(第2基板)12である。
 液晶層13は、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む。液晶分子は、例えばポジ型であり、IPS方式等の横電界駆動方式により駆動される。なお、両基板11、12の内面側には、液晶層13に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜(不図示)がそれぞれ形成されている。図示は省略するが、アレイ基板12の内面側(液晶層13側)には、スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)及び画素電極が複数、マトリクス状に設けられている。また、画素電極と液晶層13との間には、絶縁膜を介して共通電極が設けられている。
 一方、CF基板11には、R(赤)、G(緑)、B(青)等の各着色部がアレイ基板12側の各画素電極と平面視で重畳するように、マトリクス状に配置されたカラーフィルタ(不図示)が設けられている。カラーフィルタをなす各着色部間には、混色を防ぐための略格子状の遮光層(ブラックマトリクス)が形成されている。
 当該タッチセンサ付き液晶表示装置では、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の着色部及びそれらと対向する3つの画素電極の組によって表示単位である1つの表示画素が構成されている。表示画素は、Rの着色部を有する赤色サブ画素と、Gの着色部を有する緑色サブ画素と、Bの着色部を有する青色サブ画素とからなる。これら各色のサブ画素は、行方向(X軸方向)に沿って繰り返し並べて配されることで、画素群を構成しており、この画素群が列方向(Y軸方向)に沿って多数並んで配されている。すなわち、複数の表示画素がマトリクス上に配置されている。本実施形態では、サブ画素がいわゆるストライプ配列となっている。
 タッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及びダミー電極16は、CF基板11の表側の面(第1の面)に設けられている。すなわち、本実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置は、タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15がCF基板11の外側(表側)の面に設けられている、いわゆるオンセル構造である。
 タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15によって、タッチ位置を検出するタッチセンサが構成されている。このタッチセンサは、いわゆる投影型静電容量方式であり、その検出方式は相互容量方式である。タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15は、ITO(Indium Tin Oxide)やZnO(Zinc Oxide)などの透光性及び導電性に優れた材料からなる導電膜により構成されている。
 図1に示すように、タッチ駆動電極14は、1つの列において、Y軸方向に複数配置されており、Y軸方向に複数配置されたタッチ駆動電極14の列が所定の間隔でX軸方向に複数設けられている。
 タッチ検出電極15は、図1に示すように、Y軸方向に伸びており、Y軸方向に伸びたタッチ検出電極15が所定の間隔でX軸方向に複数設けられている。
 複数のタッチ駆動電極14のそれぞれには、配線20を介して、タッチ位置を検出するための信号が供給される。タッチ位置を検出する際には、複数のタッチ駆動電極14に対して信号を順次に走査する形で入力し、タッチ検出電極15から出力される出力信号を検出する。タッチセンサ付き液晶表示装置の表面のいずれかの領域がタッチされると、その位置におけるタッチ駆動電極14とタッチ検出電極15との間の静電容量が変化する。タッチ検出電極15から出力される出力信号に基づいて、静電容量の変化した位置を検出し、検出した位置をタッチ位置として特定する。
 CF基板11の表側の面のうち、タッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及び配線20が設けられている領域以外の領域には、ダミー電極16が設けられている。ダミー電極16は、CF基板11の表側において、タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15が設けられている位置と、設けられていない位置とで透光率等が変わってしまうのを防ぐために設けられている。従って、ダミー電極16も、タッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15と同様の材料、すなわちITOやZnOなどの透光性に優れた材料からなる導電膜により構成されている。なお、ダミー電極16は、他の配線や電極と接続されておらず、電気的に浮いた状態となっている。
 タッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及びダミー電極16の上には、偏光板17が設けられている。
 図4は、偏光板17の構造を示す断面図である。偏光板17は、保護層であるハードコート層171と、偏光子172と、導電層173と、接着層174とを備える。接着層174は、偏光板17とタッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及びダミー電極16を接着するための層である。
 導電層173は、例えば導電性材料を含む導電性樹脂からなる。本実施形態では、導電層173の面抵抗が109(Ω/□:オームパースクエア)以上、かつ1010(Ω/□)以下である。
 上述したように、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づくと、ダミー電極を介して帯電体と共通電極との間に垂直電界が生じて、液晶層の液晶分子が異常配向し、画像が正常に表示されなくなる可能性がある。しかしながら、発明者が偏光板に含まれる導電層の面抵抗を変えて実験を行ったところ、導電層の面抵抗を109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下とすると、帯電体がタッチセンサ付き液晶表示装置の表面に近づいた場合でも、偏光板17を介してダミー電極16からタッチ駆動電極14及びタッチ検出電極15に電荷が移動することにより、垂直電界が生じにくくなり、液晶層13の液晶分子の異常配向が抑制されることが分かった。
 一方、導電層の面抵抗を1010(Ω/□)より大きくすると、導電性が不十分であり、帯電体が近付いたときに液晶層13の液晶分子の異常配向が生じた。また、導電層の面抵抗を109(Ω/□)より小さくすると、偏光板17とタッチ検出電極15との間で容量結合が生じて、タッチセンサのタッチ検出精度が低下した。
 上述した理由により、本実施形態では、偏光板17の導電層173の面抵抗を109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下としている。なお、導電性材料の抵抗率がどのような値であっても、導電層173の膜厚を調整することにより、導電層173の面抵抗を109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下とすることができる。
 図5は、偏光板17の別の構造を示す断面図である。図5に示す偏光板17は、保護層であるハードコート層171と、偏光子172と、導電層175とを備える。
 上述した理由から、導電層175の面抵抗は、109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下である。この導電層175は、偏光板17とタッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及びダミー電極16を接着するための接着剤を含む接着層としても機能する。
 [第2の実施形態]
 図6は、第2の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置の平面図である。図7は、図6の点線で囲まれた部分を拡大した図である。図8は、図7のVIII-VIII線の断面図である。なお、図6~図8に示すタッチセンサ付き液晶表示装置の各構成要素のうち、図1~図3に示すタッチセンサ付き液晶表示装置と同じ構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
 第2の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置が第1の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置と異なるのは、タッチ駆動電極14、タッチ検出電極15、及びダミー電極16の配置位置である。
 図6に示すように、各タッチ駆動電極14はX軸方向に伸びており、複数のタッチ駆動電極14がY軸方向に所定の間隔で配置されている。タッチ駆動電極14は、図8に示すように、アレイ基板12と液晶層14との間に配置されている。
 なお、アレイ基板12と液晶層14との間に配置されている共通電極を、タッチ駆動電極14として共通で用いるようにしてもよい。
 図6に示すように、各タッチ検出電極15はY軸方向に伸びており、複数のタッチ検出電極15がX軸方向に所定の間隔で配置されている。タッチ検出電極15は、図8に示すように、CF基板11の表側に配置されている。
 すなわち、本実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置は、タッチ検出電極15がCF基板11の外側(表側)に設けられ、タッチ駆動電極14がCF基板11の内側(裏側)に設けられている、いわゆるセミインセル構造である。
 ダミー電極16は、CF基板11の表側であって、タッチ検出電極15が設けられていない領域に設けられている。なお、1つのダミー電極16が複数のタッチ駆動電極14をまたぐように設けられている場合、タッチ駆動電極14に供給される信号がダミー電極16を介して混信する可能性があるため、複数の(少なくとも2つの)タッチ駆動電極14にまたがらないようにダミー電極16は分割されている。
 タッチ検出電極15及びダミー電極16の上には、偏光板17が設けられている。上述した理由から、偏光板17は、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む。偏光板17は、図4に示す構成であってもよいし、図5に示す構成でもよい。第2の実施形態におけるタッチセンサ付き液晶表示装置においても、帯電体が近づいた場合でも、偏光板17を介してダミー電極16からタッチ検出電極15に電荷が移動することにより、垂直電界が生じにくくなり、液晶層13の液晶分子の異常配向が抑制される。
 [変形例]
 本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、偏光板17の構成が図4に示す構成や図5に示す構成に限定されることはなく、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む構成であればよい。従って、図4に示す構成において、導電層173がハードコート層171の上に設けられていてもよいし、ハードコート層171と偏光子172との間に設けられていてもよい。また、図4の構成において、導電層173を設けずに、ハードコート層171や偏光子172に導電性材料を含ませて導電層とし、この導電層の面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下となるようにしてもよい。また、図5の構成において、導電層175をただの接着層として、ハードコート層171や偏光子172に導電性材料を含ませて導電層とし、この導電層の面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下となるようにしてもよい。
 なお、偏光板17の導電層の面抵抗の値は、上述した第1の実施形態、第2の実施形態、および変形例のいずれの構成においても、以下のようにして求めることができる。
 図9に示すように、ガラス基板61の表面に、所定の間隔Wを設けて、同じ大きさの2つのITOパターン62a,62bを形成する。ここでは、所定の間隔Wを13μmとした。そして、ITOパターン62a,62bをまたがるように、導電層を含む偏光板17を貼り付けて、ITOパターン62a,62bの間の抵抗Rab(MΩ)を測定する。このとき、偏光板17は、図4に示す構成であれば接着層174によって、ITOパターン62a,62bに貼り付けられる。また、偏光板17は、図5に示す構成であれば、接着性を有する導電層175によって、ITOパターン62a,62bに貼り付けられる。
 なお、導電層に導電性を付与するために、一般的にはイオン性の材料が用いられているので、抵抗Rabの測定値は徐々に上昇する。したがって、抵抗Rabの測定は速やかに行うことが望ましい。ここでは、測定時間を約1秒とした。
 偏光板17の導電層の面抵抗Rsq(Ω/□)は、偏光板17の幅をLμmとすると、
   Rsq=Rab×L/W
で求めることできる。
 例えば、X=60000μmの偏光板17を測定対象としたときに、Rabの測定値が21.5MΩであれば、偏光板17の導電層の面抵抗Rsq(Ω/□)は、
   Rsq=21.5×106×60000/13
     ≒99230769230.77
     ≒9.92×1010 [Ω/□]
となる。
 なお、偏光板17には、導電層以外の部材(例えば第1の実施形態では、ハードコート層171、偏光子172、および接着層174)が含まれるが、これらの部材は導電性を持たないので、導電層の面抵抗の値に影響を及ぼさない。したがって、偏光板17から導電層を取り出さなくても、偏光板17全体を測定対象として、偏光板17の導電層の面抵抗を測定することが可能である。言い換えると、本発明にかかるタッチセンサ付き液晶表示装置は、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の偏光板を備えている、という表現もできる。
 液晶の駆動方式は横電界駆動方式であればよく、IPS方式に限定されることはない。また、液晶分子はネガ型でもよい。液晶分子がポジ型の場合、垂直電界によって液晶分子が垂直に立つ方向に揺らぐが、ネガ型の場合には、液晶分子が回転するように揺らぐので、ポジ型と比べて、垂直電界が加わった場合の表示異常が小さくなる。このため、ポジ型に比べるとネガ型の方が好ましい。
 なお、本実施形態におけるタッチセンサ付き表示装置は、携帯電話(スマートフォンなどを含む)、ノートパソコン(タブレット型ノートパソコンなどを含む)、携帯型情報端末(電子ブックやPDAなどを含む)、デジタルフォトフレーム、携帯型ゲーム機などの各種電子機器に用いられる。
 11…CF基板、12…アレイ基板、13…液晶層、14…タッチ駆動電極、15…タッチ検出電極、16…ダミー電極、17…偏光板、171…ハードコート層、172…偏光子、173…導電層、174…接着層、175…導電層(接着層)

Claims (5)

  1.  第1基板と、
     前記第1基板と対向する第2基板と、
     前記第1基板及び前記第2基板の間に介在する液晶層と、
     タッチ駆動電極及びタッチ検出電極をそれぞれ複数有し、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうちの少なくとも一方の電極が前記第1基板の両面のうち、前記液晶層とは反対側の第1の面に配置されているタッチセンサと、
     前記第1基板の前記第1の面において、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極が配置されていない領域に配置されているダミー電極と、
     前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極の上に配置され、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の導電層を含む偏光板と、
    を備える、タッチセンサ付き液晶表示装置。
  2.  前記偏光板は、偏光子と、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の前記導電層と、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極と前記偏光板との間を接着するための接着層と、を有する、請求項1に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置。
  3.  前記偏光板は、偏光子と、面抵抗が109(Ω/□)以上、かつ1010(Ω/□)以下の前記導電層とを有し、前記導電層は、前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極のうち前記第1基板の前記第1の面に配置されている電極と前記偏光板との間を接着するための接着材を含む、請求項1に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置。
  4.  前記タッチ駆動電極及び前記タッチ検出電極は、前記第1基板の前記第1の面に配置されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置。
  5.  前記タッチ検出電極は、前記第1基板の前記第1の面に配置されており、
     前記タッチ駆動電極は、前記第1基板及び前記第2基板の間に配置されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置。
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