WO2007026764A1

WO2007026764A1 - 表示装置

Info

Publication number: WO2007026764A1
Application number: PCT/JP2006/317107
Authority: WO
Inventors: Hisashi Nagata; Toshihiro Yanagi
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US8284169B2; US20100090975A1

Abstract

　液晶表示装置（１）は、アクティブマトリクス基板（２２）と、対向基板（２４）と、アクティブマトリクス基板（２２）と対向基板（２４）との間に配置された液晶層（２３）と、静電容量式タッチパネル（１０）とを備えている。対向基板（２４）はアクティブマトリクス基板（２２）よりも薄く、静電容量式タッチパネル（１０）はアクティブマトリクス基板（２２）の液晶層（２３）とは反対側に配置されている。

Description

明細書

表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、表示装置、詳細にはタツチパネル表示装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、タツチパネルが搭載された表示装置 (タツチパネル表示装置)が広く用いられている（例えば、特許文献 1及び 2)。

[0003] タツチパネルは、その動作原理によって、抵抗膜方式、静電容量方式 (例えば特許文献 2)、赤外線方式、超音波方式、電磁誘導方式等に分類される。その中でも、静電容量方式のタツチパネルは表示装置の光学特性を比較的損ないにくぐ表示装置に好適であることが知られて、る。

[0004] 静電容量方式のタツチパネルは、一般的に、表示パネルを覆うように位置する位置検出用透明電極と、位置検出用透明電極の周縁部分に位置する複数の電極端子と、各電極端子を流れる電流を検出する電流検出回路とを有する。タツチパネル力 Sタツチされると、位置検出用透明電極はタツチされた地点で人体の静電容量を介して接地される。このため、各電流端子と接地点との間の抵抗値に変化が生じる。この抵抗値の変化が電流検出回路によって検出されることにより、タツチされた位置が検出される仕組みとなっている。

[0005] 近年、タツチパネル表示装置を含めた表示装置全般において薄型軽量化が特に強く要望されている。一般的にアクティブマトリクス基板は対向基板からはみ出すように形成され、且つ、そのはみ出した部分に駆動用 ICチップ等の外部回路が実装される。従って、組み立て完成後の強度及び外部回路を実装する際の強度を考慮すると、例えば特許文献 3に開示されているように、アクティブマトリクス基板は、表示装置の強度、外部回路実装時の強度が確保できるように十分に厚くし、対向基板を極力薄型加工することにより表示装置の薄型軽量化を図るのが従来一般的である。

[0006] 従来の薄型軽量のタツチパネル表示装置にお!、ても、上記技術的思想に則り、薄型加工された対向基板を用い、且つ、高い光取り出し効率を実現する観点から、液晶層を通過した光が対向電極側力も取り出される構成にすると共に、タツチパネルを対向電極側に配置する構成が一般的に採用されている。

特許文献 1：特開昭 61— 174587号公報

特許文献 2 :特開 2003— 66417号公報

特許文献 3：実開昭 59— 9326号公報

発明の開示

[0007] —解決課題一

し力しながら、タツチパネルを対向基板側に配置した従来の静電容量方式タツチパネルを用いた表示装置では、十分に高い位置検出精度を実現することができないという問題がある。

[0008] 本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位置検出精度の高いタツチパネル表示装置を実現することにある。

[0009] 本発明者らは、誠意研究の結果、対向基板を薄型加工した表示パネルの対向基板側に静電容量方式タツチパネルを配置した場合、静電容量方式タツチパネルと対向電極との間で大きな静電容量が形成されること、及びその静電容量によって高精度な位置検出精度が妨げられていることを見出し、本発明を成すに至った。

[0010] すなわち、本発明に係る表示装置は、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、表示媒体層と、タツチパネルとを備えている。アクティブマトリクス基板は、一方の面に形成された複数の画素電極と、複数の画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子アレイとを有する。対向基板は複数の画素電極に対向配置された対向電極を有する。対向基板はアクティブマトリクス基板よりも薄い。言い換えれば、アクティブマトリクス基板は対向基板よりも厚い。表示媒体層はアクティブマトリクス基板と対向基板との間に配置されている。そして、静電容量式タツチパネルはアクティブマトリクス基板の他方の面側に配置されている。

[0011] 本発明に係る表示装置では、静電容量式タツチパネルと対向電極とが比較的離れているため、静電容量式タツチパネルと対向電極との間で位置検出を阻害するような大きな静電容量が形成されることが抑制される。従って、対向電極と静電容量結合することに起因する位置検出精度の低下が効果的に抑制される。 [0012] このように、静電容量式タツチパネルをアクティブマトリクス基板側に配置した場合、上述のように対向電極との間では静電容量がほとんど形成されないが、アクティブマトリタス基板に形成された画素電極等との間に静電容量が形成されうる。しかしながら、アクティブマトリクス基板は対向基板と比較して厚いため、静電容量式タツチパネルと、アクティブマトリクス基板に形成された画素電極等の導電部材との間で形成される静電容量は、静電容量式タツチパネルを対向基板側に配置した場合に対向電極との間で形成される静電容量よりも小さいものとなる。従って、本発明に係る表示装置によれば、従来の静電容量式タツチパネルを対向基板側に配置構成の表示装置よりも高い精度の位置検出が可能となる。

[0013] また、例えば、静電容量式タツチパネルが比較的薄ヽ対向基板側に配置されてヽる場合、操作による圧力に起因して薄い対向基板が変形する虞がある。対向基板が変形すると、対向基板とアクティブマトリクス基板との間に配置されている液晶層のセル厚が変動し、セルギャップムラが発生し、表示ムラが発生する虞がある。それに対して、本発明に係る表示装置では、静電容量式タツチパネルはアクティブマトリクス基板側に配置されている。アクティブマトリクス基板はスイッチング素子等を有し、対向基板に対して厚ぐ機械的強度も高いため、操作によりアクティブマトリクス基板に圧力が加わった場合であっても、液晶層のセルギャップムラ、及びタツチパネル、ひいては表示装置の損傷が発生しにく、。

[0014] 尚、本明細書において「表示媒体層」とは、互いに対向する電極間（画素電極と対向電極との間）の電位差により光透過率が変調される層、または互いに対向する電極間を流れる電流により自発光する層をいう。表示媒体層の具体例としては、例えば、液晶層、無機または有機 EL層、発光ガス層、電気泳動層、エレクト口クロミック層等が挙げられる。

[0015] また、スイッチング素子アレイは、薄膜トランジスタ（TFT)アレイや MIM (metal— i nsulator- metal)アレイ等であってもよ！/ヽ。

[0016] 静電容量式タツチパネルは、静電容量式タツチパネル側力の平面視において表示媒体層の少なくとも一部と重畳するように配置された位置検出用電極と、それぞれ位置検出用電極に電気的に接続された複数の電極端子と、複数の電極端子のそれぞれに同位相同電位の電圧を印加する電源回路と、複数の電極端子のそれぞれを流れる電流を検出する電流検出回路とを有するものであってもよい。その場合、位置検出用電極は、インジウムスズ酸ィ匕物（ITO)やインジウム亜鉛酸化物（IZO)等とヽつた、比較的高い電気抵抗を有する透明導電性酸化物により形成されていることが好ましい。

[0017] 透明導電性酸化物により位置検出用電極を形成することにより、位置検出用電極の電気抵抗を比較的高くすることができる。このため、外部の回路の寄生抵抗の影響に左右されにくぐ接触位置に対する感度の高い信号を得ることが可能となる。このため、位置検出精度をより向上することができる。

[0018] 尚、比較的電気抵抗が高い透明導電性酸化物により位置検出用電極を形成した場合、位置検出用電極の電位変動速度が低くなる。このため、例えば静電容量式タツチパネルを対向基板側に配置した場合、位置検出用電極は対向電極の電位変動により激しく電位揺動される。従って、位置情報を検出するタイミングを設定することが困難となる。それに対して、本発明のように、静電容量式タツチパネルをアクティブマトリクス基板側に配置することによって対向電極の電位変動に起因する位置検出用電極の電位揺動を効果的に抑制することができる。従って、位置検出精度が向上すると共に、位置情報を検出するタイミングの設定が容易となる。

[0019] 静電容量式タツチパネルとアクティブマトリクス基板とは相互に離間するように配置されていてもよい。通常、表示装置の厚みを極力薄くする観点から、静電容量式タツチパネルとアクティブマトリクス基板又は対向基板とは間隙を介さずに密着させて配置される。しカゝしながら、静電容量式タツチパネルとアクティブマトリクス基板又は対向基板とを完全に密着させて配置することは困難であり、静電容量式タツチパネルを設置する際に微小な空気のかみこみや、埃などの異物の影響によりわず力な間隙が各所に発生する虞がある。その場合、間隙の大小によっては光の干渉が発生し、モアレ状の表示ムラが生じる虞がある力本構成のように、静電容量式タツチパネルとァクティブマトリクス基板とを相互に離間するように配置することによって、このようなモアレ状の表示ムラの発生を抑制することができる。

[0020] 尚、静電容量式タツチパネルとアクティブマトリクス基板との間に、例えば偏光板等の光学フィルム等が配置されて、てもよ、。

[0021] また、アクティブマトリクス基板と静電容量式タツチパネルとは一体形成されていてもよい。

[0022] 静電容量式タツチパネルは所定の偏光のみを透過させるものであってもよい。言い換えれば、静電容量式タツチパネルが偏光板としての機能を兼ね備えてヽるものであってもよい。この構成によれば、別途偏光板を設ける必要がなくなり、表示装置のさらなる薄型化が可能となる。

[0023] アクティブマトリクス基板は、それぞれスィッチング素子アレイに接続されており、相互に並行に延びる複数の電極ラインを有し、ライン反転駆動方式で駆動されるものであってもよい。また、ドット反転方式で駆動されるものであってもよい。ライン反転駆動方式やドット反転方式を採用することによって、印加電圧の差分に起因する表示ムラを軽減することができる。ライン反転駆動方式やドット反転駆動方式で駆動される場合であっても、対向電極との間の静電容量の形成が抑制されているため、高い位置検出精度を実現することができる。

[0024] 尚、ライン反転駆動にはソースライン反転駆動とゲートライン反転駆動とがある。ソースライン反転駆動とは、 1ライン走査する毎に信号電圧の極性を反転させる駆動方式をいう。ゲートライン反転駆動とは、信号電圧の極性を 1水平期間 (H)毎に反転させる駆動方式をいう。

[0025] ドット反転方式とは、隣り合うドット (画素）毎に信号電圧の極性を反転させる駆動方式をいう。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]実施形態 1に係る液晶表示装置 1の断面図である。

[図 2]アクティブマトリクス基板 22の構成を模式的に表す図である。

[図 3]静電容量式タツチパネル 10の構成を模式的に表した概略平面図である。

[図 4]図 3中切り出し線 IV— IVで切り出された部分の断面図である。

[図 5]位置検出用電極 12付近の構成を模式的に表した概略平面図である。

[図 6]静電容量式タツチパネル 10における位置検出の基本原理を説明するための図である。 [図 7]静電容量式タツチパネル 10における位置検出の基本原理を説明するための図である。

[図 8]実施形態 2に係る液晶表示装置 2の断面図である。

[図 9]変形例に係る液晶表示装置の断面図である。

[図 10]実施形態 3に係る液晶表示装置 3の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

[0028] (実施形態 1)

図 1は実施形態 1に係る液晶表示装置 1の断面図である。

[0029] 本実施形態 1に係る液晶表示装置 1は、静電容量式タツチパネル 10と、液晶表示ノネル 20と、拡散シート 30と、ノックライト 40とを有する。ノックライト 40はバックライト 40からの光が液晶表示パネル 20の背面側力も入射するように配置されて、る。拡散シート 30はバックライト 40と液晶表示パネル 20との間に配置されている。ノックライト 40は、光源 41と導光板 42を有する。光源 41は導光板 42の端面 42bに対面するように配置されており、光源 41から出射された光は導光板 42の端面 42bから導光板 42 内に入射するように構成されている。導光板 42に入射した光は、導光板 42内を導光され、導光板 42の主面 42aからほぼ均一な面状光として出射される。拡散シート 30 は、導光板 42から出射された面状光をさらに拡散均一化するためのものである。

[0030] 液晶表示パネル 20は、拡散シート 30に対向配置された第 1偏光板 25と、第 1偏光板 25の上に配置された対向基板 24と、対向基板 24の上に配置された液晶層 23と、液晶層 23の上に配置されたアクティブマトリクス基板 22と、アクティブマトリクス基板 2 2の上に配置された第 2偏光板 21とを備えている。

[0031] 対向基板 24は、第 1基板本体 24cと、第 1基板本体 24cの上に配置されたカラーフィルタ 24bと、カラーフィルタ 24bの上に配置された対向電極 24aとを有する。

[0032] 図 2はアクティブマトリクス基板 22の構成を模式的に表す図である。

[0033] アクティブマトリクス基板 22は、相互に並行に延びる複数のソースライン 22aと、ソースライン 22aの延びる方向に角度を成して (典型的には直交して)相互に並行に延びる複数のゲートライン 22bとを有する。ソースライン 22aとゲートライン 22bとの交差部近傍のそれぞれには、ソースライン 22aとゲートライン 22bとのそれぞれに電気的に接続された，スイッチング素子としての TFT (薄膜トランジスタ） 22cが配置されている。 TFT22cは規則的に（例えばマトリクス状に）配列されており、この複数の TFT22c がスイッチング素子アレイ (TFTアレイ）を構成して!/、る。

[0034] 各 TFT22cのドレイン電極には画素電極 22dが電気的に接続されている。この画素電極 22dと上記対向電極 24aとによって液晶層 23に電圧が印加され、液晶層 23 が駆動制御される仕組みとなって、る。

[0035] 図 3は静電容量式タツチパネル 10の構成を模式的に表した概略平面図である。

[0036] 図 4は図 3中切り出し線 IV— IVで切り出された部分の断面図である。

[0037] 図 5は位置検出用電極 12付近の構成を模式的に表した概略平面図である。

[0038] 静電容量式タツチパネル 10は、例えばガラス製又はブラスティック製の光透過性第 2基板本体 11と第 2基板本体 11の中央部上に形成された光透過性の位置検出用電極 12と、位置検出用電極 12の上に位置検出用電極 12を覆うように形成された絶縁層 18とを有する。位置検出用電極 12の周縁は額縁部 17により包囲されている。額縁部 17の各隅部には、位置検出用電極 12に電気的に接続された電極端子 14 (14 a、 14b、 14c、及び 14d)力 ^酉己置されて!ヽる。電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14diま、それぞれ交流の電源回路（図示せず）に電気的に接続されており、同位相同電位の電圧が印加されている。電極端子 14は、さらに電流検出回路 16に結線された配線 15に電気的に接続されて!ヽる。

[0039] 次に、静電容量式タツチパネル 10の動作について図面を参照しながら説明する。

[0040] 静電容量式タツチパネル 10にペンや指が触れていない場合、位置検出用電極 12 には、電源回路に接続された電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dから同じ大きさの電圧が印加されているため、位置検出用電極 12には電流は流れていない。静電容量式タツチパネル 10の表面、即ち、位置検出用電極 12の上に位置する絶縁層 18にペンや指が触れると、絶縁層 18の接触部分に対応する位置検出用電極 12の部分（以下、接触部分とすることがある。）が絶縁層 18及び人を介してグランド (接地面）と容量的に結合される。容量結合した接触部分と位置検出用電極 12に電気的に接続された各電極端子 14との間における電気抵抗は、接触部分と各電極端子 14との間の距離に比例する。すなわち、各電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dには、接触部分と電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dとの間の各距離に比例した電流が流れる。例えば、接触部分と電極端子 14aとの距離が接触部分と電極端子 14bとの距離よりも長い場合、電極端子 14aには電極端子 14bよりも大きな電流が流れる。従って、電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dのそれぞれを流れる電流の大きさを電流検出回路 16により検出することにより、接触部分の位置を検出することができる。

[0041] 次に、図 6及び図 7を参照しながら、本実施形態において採用される静電容量式タツチパネル 10における位置検出方法の基本原理を具体的に説明する。尚、説明の便宜上、まず、電極端子 14aと電極端子 14bとの間の線分上の位置検出をする場合につ、て図 6を用いて説明する。

[0042] 図 6は電極端子 14a及び電極端子 14bに挟まれた一次元抵抗体を示して！/ヽる。

[0043] 電極端子 14a及び電極端子 14bは、それぞれ電流電圧変換用の抵抗 r及び交流の電源回路を介してグランドに接続されている。電極端子 14a及び 14bのそれぞれは、さらに電流検出回路 16 (図 6には図示せず）に接続される。

[0044] 電源回路によって、電極端子 14aとグランドとの間、および、電極端子 14bとグランドとの間には、同位相同電位の電圧（交流 e)が印加されている。このため、タツチパネルに指等が接触されていない状態では、電極端子 14a及び 14bは同位相同電位にあるため、電極端子 14aと電極端子 14bとの間には電流が流れない。

[0045] 図 6に示すように、例えば、指で位置 Xをタツチした場合にっ、て説明する。ここで、指によってタツチされた位置 Xから電極端子 14aまでの抵抗を R、位置 Xから電極端子 14bまでの抵抗を R、 Rと Rの合計を Rとする。人のインピーダンスを Zとし、電極

2 1 2

端子 14aを流れる電流を i、電極端子 14bを流れる電流を iとすると、下記式 1及び 2

1 2

が成立する。

[0046] e=ri +R i + (i +i ) Z (式 1)

e=ri +R i + (i +i ) Z (式 2)

2 2 2 1 2

上記式 1および式 2から、下記式 3が得られる。さらに下記式 3を変形することにより下記式 4が得られる。

[0047] i (r+R ) =i (r+R ) (式 3) i =i (r+R )/(r+R ) (式 4)

2 1 1 2

上記式 4を上記式 1に代入すると、下記式 5が得られる。

[0048] e=ri +R i + (i +i (r+R )/(r+R ))Z

=i (R(Z+r) +R R +2Zr+r²)/(r+R ) (式 5)

1 1 2 2

上記式 5から、下記式 6及び式 7が得られる。

[0049] i =e(r+R )/(R(Z+r) +R R +2Zr+r²) (式 6)

1 2 1 2

1 =e(r+R )/(R(Z+r) +R R +2Zr+r²) (式 7)

2 1 1 2

ここで、抵抗 Rと抵抗 Rとの比を全体の抵抗 Rを用いて表すと、下記式 (8)が得ら

1 2

れる。

[0050] R /R= (2r/R+l)i /(i +i ) -r/R (式 8)

1 2 1 2

抵抗 r及び抵抗 Rは既知であるので、電極端子 14aを流れる電流と電極端子 14b を流れる電流 iとを電流検出回路 16により検出することにより、式 8に基づいて R /

2 1

Rを算出することができる。尚、 R 1 ZRは、指で接触した人間を含むインピーダンス Z に依存しない。したがって、インピーダンス Zがゼロ又は無限大でない限り、上記式 8 が成立し、人や材料等による変化、状態等は無視することができる。

[0051] 高、位置検出精度を実現する観点から抵抗 Rは大き!/、方が好ま、。すなわち、位置検出用電極 12が高抵抗であることが好ましい。高抵抗な位置検出用電極 12を用いることにより、外部回路の寄生抵抗の影響を低減することができるからである。従つて、位置検出用電極 12は、例えばアルミニウムといった金属材料よりも電気抵抗が高い透明導電性酸ィ匕物により形成されることが好ましい。透明導電性酸化物の具体例としては、例えばインジウムスズ酸ィ匕物 (ITO)、インジウム亜鉛酸ィ匕物 (IZO)、酸化錫 (SnO)等が挙げられる。

[0052] 次に、図 7を参照しながら、二次元の場合、すなわち実際の静電容量式タツチパネル 10の位置検出の基本原理について説明する。

[0053] 電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dは、それぞれ電流—電圧変換用の抵抗 r及び交流の電源回路を介してグランドに接続されている。また、電極端子 14a、 14b、 14c 、及び 14dは、それぞれ電流検出回路 16 (図 7には図示せず）に接続される。電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dには、それぞれ電源回路により同位相同電位の電圧が印加されている。ペンや指等の接触によって電極端子 14a、 14b、 14c、 14dを流れる電流をそれぞれ i、 i、 i

1 2 3及び i

4とする。この場合、前述の計算と同様の計算により、下記式 9及び式 10が得られる。

[0054] X=k +k - (i +i +i +i +i ) (式 9)

1 2 2 3 1 2 3 4

Y = k +k - (i +i +i +i +i ) (式 10)

1 2 2 3 1 2 3 4

ここで、 Xは位置検出用電極 12上におけるタツチされた位置の X座標、 Yは位置検出用電極 12上におけるタツチされた位置の Y座標である。また、 kはオフセット、 kは

1 2 倍率である。 k及び kは、人のインピーダンスに依存しない定数である。

1 2

[0055] 上記式 9及び式 10に基づけば各電極端子 14a、 14b、 14c、及び 14dを流れる i、 i 、 i及び iの測定値力も接触位置を算出することができる。

2 3 4

[0056] 以上のように、静電容量式タツチパネルは位置検出用電極 12と人の指の間に発生する静電容量を利用し、外部カゝら人が触れたときに流れる微小な電流を検出して位置を特定している。このため、検出すべき指の接触以外に起因する静電容量結合は、静電容量式タツチパネル 10の位置検出精度に悪影響を与える。

[0057] 例えば、対向基板側に静電容量式タツチパネルを配置した場合、絶縁性の対向基板を介して、対向基板の液晶層側表面に配置された対向電極との間に静電容量が発生する。静電容量の大きさは対向基板の厚さと相関する。具体的に、対向基板の厚みが薄いほど、発生する静電容量も大きくなる。従って、静電容量式タツチパネルと対向電極との間に、位置検出を阻害する大きな静電容量が発生するため、静電容量式タツチパネルの位置検出精度が低下する。

[0058] また、現在一般的である、 1走査線選択毎の周期で対向電極信号の極性が反転される所謂ライン反転駆動方式の場合には、特に位置検出精度の低下が顕著である。対向電極の極性反転に伴って、対向電極と位置検出用透明電極との間で電荷がやり取りされ、位置検出用透明電極の電位が安定しないためである。

[0059] また、予めタツチパネルの電極に所定の電圧を与えておき、指の接触による微小な電圧変動を外部のアンプで増幅して検知する位置検出方式の場合は、対向電極による電位変動が起こると、その電位変動そのものが増幅されて位置検出信号が飽和してしまう虞がある。位置検出信号の飽和は電圧読み込みタイミングを調整することによりある程度は低減することができるものの、対向電極が高抵抗である場合には、電圧読込みタイミングの調整によっても、位置検出信号が飽和してしまうという問題を回避することが困難となる。

[0060] このところ、本実施形態 1に係る液晶表示装置 1では、静電容量式タツチパネル 10 はアクティブマトリクス基板 22側に配置されている。このため、静電容量式タツチパネル 10 (詳細には位置検出用電極 12)は対向基板 24に形成された対向電極 24aと大きく離間しており、且つ、静電容量式タツチパネル 10と対向電極 24aとの間には画素電極 22d等の導電部材が介在している。よって、静電容量式タツチパネル 10と対向電極 24aとの間には大きな静電容量が形成されない。従って、対向電極 24aとの間で形成される静電容量に起因する位置検出精度の低下を効果的に抑制することができる。

[0061] 静電容量式タツチパネル 10をアクティブマトリクス基板 22側に配置した場合、上述のように対向電極 24aとの間では静電容量がほとんど形成されないが、アクティブマトリクス基板 22に形成された画素電極 22d等との間に静電容量が形成されうる。しかしながら、アクティブマトリクス基板 22は対向基板 24と比較して厚いため、静電容量式タツチパネル 10と、アクティブマトリクス基板 22に形成された画素電極 22d等の導電部材との間で形成される静電容量は、静電容量式タツチパネル 10を対向基板 24側に配置した場合に対向電極 24aとの間で形成される静電容量よりも遙に小さい。このため、アクティブマトリクス基板 22に形成された画素電極 22d等の導電部材との間で形成される静電容量によって位置検出精度はあまり低下しない。

[0062] 従って、本実施形態 1に係る液晶表示装置 1によれば、高い位置検出精度を実現することができる。

[0063] また、例えば、静電容量式タツチパネル 10が比較的薄、対向基板 24側に配置されている場合、操作時の圧力に起因して薄い対向基板 24が変形、さらには損傷する虞がある。対向基板 24が変形すると、対向基板 24とアクティブマトリクス基板 22との間に配置されている液晶層 23のセル厚が変動し、セルギャップムラが発生し、表示ムラが発生する虞がある。一方、本実施形態 1に係る液晶表示装置 1では、静電容量式タツチパネル 10がアクティブマトリクス基板 22側に配置されて、る。アクティブマトリタス基板 22は、比較的厚ぐ機械的強度が高いため、操作によりアクティブマトリクス基板 22に圧力が加わった場合であっても、アクティブマトリクス基板 22は変形しにくい。よって、液晶層 23のセルギャップムラの発生が抑制される。従って、静電容量式タツチパネル 10の操作時においても表示ムラの抑制された画像を表示させることができる。

[0064] 本実施形態 1に係る液晶表示装置 1では、静電容量式タツチパネル 10とアクティブマトリクス基板 22とは相互に離間するように配置されている。具体的には、静電容量式タツチパネル 10は液晶表示パネル 20との間に空気層を介在させるように配置されており、静電容量式タツチパネル 10の周縁部分が接着層 13でもって液晶表示パネノレ 20【こ接着されて!ヽる。

[0065] 液晶表示装置 1の厚さを極力薄くする観点からは、静電容量式タツチパネル 10を液晶表示パネル 20に密着するように配置することが好ましい。し力しながら、静電容量式タツチパネル 10を液晶表示パネル 20に密着するように配置する場合、液晶表示装置 1の製造時、特に静電容量式タツチパネル 10の取り付け時にわずかな空気や塵等が静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間に入り込んでしまう虞がある。塵等が静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間に入り込んでしまうと、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間に、局所的に、わずかな間隙が生じるおそれがある。その場合、間隙の大きさによっては光の緩衝が発生し、モアレ状の表示ムラが発生する虞がある。

[0066] それに対して、本実施形態のように、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間に、あえて予め間隙を形成しておくことによって、上述のモアレ状の表示ムラ等が発生することを効果的に抑制することができる。

[0067] 例えば、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20とを離間するように配置するという思想を対向基板側に静電容量式タツチパネル 10を配置した液晶表示装置に適用した場合、タツチパネルが操作しょうとする指やペンによってしなり、層厚の薄い対向基板の一点に指やペン力もの加重が集中する。また、薄い対向基板では、加重を板面方向に分散する機能があまり得られないため、対向基板に加わった加重は液晶層の一点に集中して伝達される。このため、セルギャップムラが発生しやすい。また、加えられる加重が大きい場合は、液晶層のセルギャップが不可逆に変化してしまい、定常的な表示不良を引き起こす虞もある。さらには対向基板が損傷する虡もある。

[0068] このように、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間の間隙によるモァレ状等の表示ムラの発生を抑制する観点からは、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20とを離間して配置することが好ま U、ものの、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20とを離間して配置した場合は、操作によるセルギャップムラが発生しやすくなるというデメリットがある。このため、特にタツチパネルを液晶表示パネル力離間して配置するときは、本実施形態 1のようにタツチパネルを比較的層厚が厚ぐ機械的耐久性が高いアクティブマトリクス基板 22側に配置することが好ましい。以上の如ぐ静電容量式タツチパネル 10を離間させて液晶表示パネル 20のァクティブマトリクス基板 22側に配置することによって、操作によるセルギャップムラに起因する表示ムラの発生を抑制すると共に、静電容量式タツチパネル 10と液晶表示パネル 20との間で発生するモアレ等の光の干渉による表示ムラをも抑制することができる。

[0069] また、静電容量式タツチパネル 10をアクティブマトリクス基板 22側に配置することによって、操作による対向基板 24への加圧を考慮する必要がなくなる。すなわち、対向基板 24側から押圧される場合のような比較的高い機械的耐久性が対向基板 24に要求されなくなる。このため、対向基板 24をさらに薄くすることが可能となる。従って、より薄型な液晶表示装置 1を実現することができる。

[0070] 尚、本実施形態 1にお、て、液晶表示パネル 20の駆動方法は特に限定されず、例えば、ライン反転駆動 (ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動）、ドット反転駆動等であっても良いが、ソースライン反転またはドット反転がより好ましい。タツチパネルが対向基板側に配置されている場合、ライン反転駆動やドット反転駆動を行うと、対向電極とタツチパネルの位置検出用電極との間で大きな静電容量が発生するため位置検出精度が低下する。しかし、本実施形態 1のように、静電容量式タツチパネル 10がアクティブマトリクス基板 22側に配置されている場合は、対向電極 24aと静電容量式タツチパネル 10の位置検出用電極 12との間に大きな静電容量が発生しない。また、アクティブマトリクス基板 22側の画素電極 22dとの間の静電容量も、基板の厚みに対応して対向基板 24側にタツチパネル 10を配置した場合の対向電極 24aとの間に形成される静電容量よりも小さい。従って、位置検出精度の低下は小さく抑えられる。

[0071] ただし、ゲートライン反転駆動の場合、画素電極 22dに電圧を保持して TFT22cがオフ状態にあるときには、画素電極 22dは、対向電極 24aの交流駆動と同じ挙動で揺動される。従って、タツチパネル 10の位置検出用電極 12が、交流に揺動される画素電極 22dの影響を受け、位置検出精度が悪ィ匕する虞がある。その一方、ソースライン反転駆動の場合は、対向電極 24aが直流駆動される。このため、画素電極 22dは揺動されない。しカゝも、仮にライン反転駆動させることによって対向電極 24aの電位を DC駆動にするような構成であっても、少なくとも走査線に沿って配列された画素電極 22dには常に極性反転を伴う電位の書き込みが行われる。従って、線順次駆動するが故のノイズの発生は懸念されるものの、ソースライン反転駆動又はドット反転駆動といった、隣接する画素電極 22d間で極性が異なる駆動がなされる場合は、隣接画素電極 22d間で電荷のやりとりがキャンセルされる。その結果、より高い位置検出精度を実現することができる。

[0072] (変形例）

上記実施形態 1では、位置検出用電極 12の四隅に電極端子 14を配置が配置されているが、この構成に限定されるものではない。一次元的な位置検出のみを要する場合は電極端子 14は 2つでもよい。二次元的な位置検出を行う場合は、少なくとも 3 つの電極端子 14があればよい。また、電極端子 14を 5つ以上配置してもよい。より多くの電極端子 14を配置することによって位置検出精度をより高めることが可能となる。

[0073] (実施形態 2)

図 8は本実施形態 2に係る液晶表示装置 2の断面図である。

[0074] 本実施形態 2に係る液晶表示装置 2は、主として静電容量式タツチパネル 10がァクティブマトリクス基板 22に一体形成されてヽる点で実施形態 1に係る液晶表示装置 1 と異なり、その他は第 1の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。尚、本実施形態 2の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。

[0075] 本実施形態 2では静電容量式タツチパネル 10がアクティブマトリクス基板 22に一体形成されている。具体的には、アクティブマトリクス基板 22の液晶層 23とは反対側の表面にタツチパネル用の基板である第 2基板本体 11が密着して配置され、その第 2 基板本体 11の表面に位置検出用電極 12及び第 2偏光板 21が積層されて、る。このような構成にすると、平坦度の高いガラス基板どうしを密着させることになるので、微小な空気層のかみこみなどに起因する光の干渉による虹モアレの発生を防ぎつつ、液晶表示パネル 20と静電容量式タツチパネル 10とを一体的にハンドリングすることができるため、製造工程における移送が容易であり、工程内での仕損も効果的に抑制することができる。尚、本実施形態 2において、第 2偏光板 21は絶縁層 18としての機能を兼ね備えており、絶縁層 18は配置されていない。したがって、絶縁層 18の形成に力かる製造コストがかからず、安価に製造できるメリットがある。

[0076] (変形例）

図 9は本変形例に係る液晶表示装置の断面図である。

[0077] 本変形例では、図 9に示すように、タツチパネル (位置検出用電極 12)がタツチパネル用の独立した基板 (第 2基板本体 11)の上に形成されているのではなぐァクティブマトリクス基板 22に直接形成されている。この構成によれば、タツチパネル液晶表示装置のさらなる薄型軽量ィ匕を実現することができる。また、液晶表示パネル 20と静電容量式タツチパネル 10との貼り合わせ工程が不要であるため、製造が安価になるほか、微小な空気層のかみこみなどに起因する光の干渉による虹モアレの発生を防ぐことができる。また、タツチパネル用の基板 (第 2基板本体 11)にかかるコストを省略することができる。

[0078] 本変形例にお!、ても、比較的厚!、アクティブマトリクス基板 22側にタツチパネル 10 が配置されているため、上記実施形態 1や 2と同様に他の導電部材との間で形成される静電容量を低減することができるので、高、位置検出精度を実現することができる。

[0079] (実施形態 3)

図 10は本実施形態 3に係る液晶表示装置 3の断面図である。 [0080] 本実施形態 3に係る液晶表示装置 3は、静電容量式タツチパネル 10が偏光板としての機能を兼ね備えている点で実施形態 1に係る液晶表示装置 1と異なり、その他は第 1の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。尚、本実施形態 3の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。

[0081] 本実施形態 3では、静電容量式タツチパネル 10、具体的には第 2基板本体 11は所定の偏光のみを透過させる所謂偏光板としての機能を有する。そして、静電容量式タツチパネル 10が、偏光板を介さずにアクティブマトリクス基板 22に直接接着されている。この構成によれば、アクティブマトリクス基板 22側に偏光板を別途配置する必要がないため、さらなる薄型軽量ィ匕を図ることができる。

産業上の利用可能性

[0082] 以上説明したように、本発明に係る表示装置は、高い位置検出精度を有し、携帯電話、 PDA、テレビ、電子ブック、モニター、時計等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 一方の面に形成された複数の画素電極と、該複数の画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子アレイとを有するアクティブマトリクス基板と、

上記複数の画素電極に対向配置された対向電極を有し、上記アクティブマトリクス基板よりも薄い対向基板と、

上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に配置された表示媒体層と、上記アクティブマトリクス基板の他方の面側に配置された静電容量式タツチパネルと、

を備えた表示装置。

[2] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記静電容量式タツチパネルは、該静電容量式タツチパネル側力ゝらの平面視において上記表示媒体層の少なくとも一部と重畳するように配置された位置検出用電極と、それぞれ該位置検出用電極に電気的に接続された複数の電極端子と、該複数の電極端子のそれぞれに同位相同電位の電圧を印加する電源回路と、該複数の電極端子のそれぞれを流れる電流を検出する電流検出回路とを有することを特徴とする表示装置。

[3] 請求項 2に記載された表示装置において、

上記位置検出用電極は実質的に透明導電性酸化物により形成されていることを特徴とする表示装置。

[4] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記静電容量式タツチパネルと上記アクティブマトリクス基板とは相互に離間するように配置されて!ヽることを特徴とする表示装置。

[5] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記アクティブマトリクス基板と上記静電容量式タツチパネルとは一体形成されていることを特徴とする表示装置。

[6] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記静電容量式タツチパネルは所定の偏光のみを透過させるものであることを特徴とする表示装置。

[7] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記アクティブマトリクス基板は、それぞれ上記スイッチング素子アレイに電気的に接続されており、相互に並行に延びる複数の電極ラインを有し、

ライン反転駆動方式で駆動されることを特徴とする表示装置。

[8] 請求項 1に記載された表示装置において、

ドット反転駆動方式で駆動されることを特徴とする表示装置。

[9] 請求項 1に記載された表示装置において、

上記表示媒体層は液晶層であることを特徴とする表示装置。