JPH073539Y2 - 液晶タッチスイッチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、液晶を挟んだ電極間の静電容量の変化に基づ
いて電極への押圧を検知するいわゆる容量検知式の液晶
タッチスイッチに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の液晶タッチスイッチとして、透明電極を
形成した２枚のガラス基板の間に液晶を注入して液晶セ
ルを構成し、CRTディスプレイ装置などの前面に取り付
けて画面上の表示に従って液晶セル面を指で押圧するこ
とによって表示面でのスイッチ操作を可能にした、いわ
ゆるタッチパネルと称するものがある。

第３図は上記のような従来のタッチパネルの一例を示す
図であり、２枚のガラス基板10,20の内側にはそれぞれ
透明電極30,40が形成され、この透明電極30,40間に誘電
異方性が正の液晶を配向してTN型（ツイステッドネマチ
ック型）の液晶層50が形成されている。

そして、透明電極30,40を介して液晶層50に電界を加え
て液晶分子50aを分子長軸がガラス基板10,20に対して垂
直（電界方向と平行）になるように配向させ、この状態
で透明電極30,40間の静電容量を測定してガラス基板10
が押圧されたかどうかが検知される。

すなわち、第４図に示したようにガラス基板10が押圧さ
れると液晶層50に歪が生じて液晶分子50aが垂直方向か
ら傾き、液晶層50の実質的な誘電率が減少して透明電極
30,40間の静電容量が減少し、この静電容量の減少によ
ってガラス基板10が押圧されたことが検知される。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来のタッチパネルによれば、ガラス基板を押圧し
たときに静電容量は減少するものの、押圧した部分で電
極間の間隔が接近するため電界強度が増すことになり、
この電界強度の増加が液晶分子を電界方向に配向させる
ように作用して液晶層に加わる応力による静電容量の減
少分を一部相殺し、静電容量の減少を弱めるようにな
る。これによって、良好な検知精度を得ることが困難で
あった。

また、人が押す力にはバラツキがあるため安定した容量
減少が望めないという問題があった。

本考案は、静電容量の変化が大きく、検知精度を高くし
た液晶タッチスイッチを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するためになした本考案の液晶タッチ
スイッチは、電極を形成した基板を電極面で対向させて
該電極間に誘電異方性が負の液晶を液晶分子の長軸方向
が電極面と略直角になるように配向し、上記液晶の臨界
電界より僅かに小さい強度の電界を前記電極間に加える
ようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

電極が押圧されて液晶に歪が加えられると、誘電異方性
が負である液晶分子は電極間の電界によって分子長軸方
向が電極と平行になるように配向されて液晶の誘電率が
増加し、電極間の静電容量が増加する。また、電極間の
間隔が接近することによって静電容量が増加する。

したがって、押圧に対する静電容量の増加が急峻にな
り、この静電容量の増加に基づいて容易に押圧を検知す
ることができる。

〔実施例〕

第１図は本考案実施例の液晶タッチスイッチを示す図で
ある。

図において、１および２は平行に対向された透明なガラ
ス基板、３および４はそれぞれ上記ガラス基板1,2の内
側に形成された透明電極、５は誘電異方性が負の液晶層
である。なお、ガラス基板１はタッチスイッチとして指
などで押圧できるように弾性材料でできている。

上記液晶層５の液晶分子5aは、その分子長軸方向が電極
3,4に垂直になるように配向されたいわゆるホメオトロ
ピック配列となっており、また、液晶分子5aは誘電異方
性が負で、分子長軸方向に直交する方向の誘電率ε_⊥が
分子長軸方向の誘電率ε より大きくなっている。

いま、電極3,4の間に電位差を与えると、液晶分子5aは
電気的エネルギーが小さくなるように分子長軸方向を電
界方向と垂直にすべく回転する傾向を示すが、この分子
回転を起こす力は一方向に配列している液晶分子5aに弾
性的変化を与えて弾性エネルギーを増加させるように働
くため、電界強度がある閾値になるまでは初期の配向状
態を変化させない。しかしながら、電界強度が上記閾値
すなわち臨界電界に達すると液晶分子5aの配列が急激に
変化し、分子長軸が電界に垂直（ガラス基板に平行）に
並ぶようになる。

この液晶タッチスイッチを使用するときは、液晶層５に
加えられる電界が前記臨界電界より僅かに小さい電界と
なるように電極3,4に所定の電位差を与えて使用する。

これによって、第２図に示したようにガラス基板１が押
圧されると、その応力によって液晶分子5aが歪んだ配列
となって液晶層５の実質的な誘電率が増大するととも
に、電極3,4間の間隔ｄが狭まるために電界強度が増し
て液晶分子5aをガラス基板と平行に配列する傾向になっ
て誘電率が増加して電極3,4間の静電容量が増加され
る。また、電極3,4間の間隔ｄが狭まることにより静電
容量が増加する。

上記のように押圧による作用は、液晶層５を歪ませて誘
電率を増加させることはもとより、電界強度が増すこと
で液晶分子5aを液晶層５の誘電率が大きくなる配列にし
て静電容量を増加させ、さらに、電極間の間隔が狭まる
ことによる静電容量の増加をもたらす。

したがって、ガラス基板１を押圧すると電極3,4間の静
電容量が確実に増加し、この増加を検出することにより
押圧されたかどうかを正確に検知することができる。

例えば、上記の液晶タッチスイッチと同様の構成で電極
をマトリクス状にしてタッチパネルを構成した場合な
ど、押圧による静電容量の増加が急峻であるため、クロ
ストークの影響を軽減することができ、押圧された位置
を正確に検出することができる。

なお、ガラス基板１を押圧したときに、第２図に示した
ように液晶分子のベンド配向を一方向に揃えるために
は、液晶層５を形成するときに液晶分子5aを数度のプレ
チルトを付けて配向し、僅かに傾斜した傾斜配列にする
ことが望ましい。

また、本考案による液晶タッチスイッチは液晶分子が電
極に対して略垂直になっているので、ホメオトロピック
方式のマトリクス駆動による液晶表示盤として構成する
ことも可能となり、表示器とタッチパネルを一体にした
装置にすることもできる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、電極間に誘電異方
性が負の液晶を液晶分子の長軸方向が電極面と略直角に
なるように配向し、上記液晶の臨界電界より僅かに小さ
い強度の電界を前記電極間に加え、電極が押圧されたと
きの電極間の静電容量の増加が急峻になるようにしたの
で、この静電容量の増加を容易に検出することができ、
検知精度を高くした液晶タッチスイッチを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案実施例の液晶タッチスイッチを示す図、 第２図は実施例においてガラス基板が押圧された状態を
示す図、 第３図は従来のタッチパネルの一例を示す図、 第４図は第３図のタッチパネルのガラス基板が押圧され
た状態を示す図である。 1,2…ガラス基板、3,4…電極、５…液晶層、5a…液晶分
子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を形成した基板を電極面で対向させて
   該電極間に誘電異方性が負の液晶を液晶分子の長軸方向
   が電極面と略直角になるように配向し、 上記液晶の臨界電界より僅かに小さい強度の電界を前記
   電極間に加えるようにしたことを特徴とする液晶タッチ
   スイッチ。