JP2013045261A - カラーフィルタ付タッチパネルセンサ、液晶表示装置、および座標検出装置 - Google Patents
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Abstract
カラーフィルタ付タッチパネルセンサにおいて、カラーフィルタ側の表面の物理的損傷を防止し、且つ、基材を介してカラーフィルタとは反対側面に形成される電極層の電気的損傷を防止することの可能なカラーフィルタ付タッチパネルセンサ、および該カラーフィルタ付タッチパネルセンサを備える液晶表示装置、座標検出装置を提供する。
【解決手段】
基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタを設け、上記基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、を設け、上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上となるようカラーフィルタ付タッチパネルセンサを構成する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ100において、基材101の一方の面側に先にカラーフィルタ110側の必要な構成を形成し、その後に、これを下面とする場合には、少なくともカラーフィルタ110が最下面となるか、あるいは、透明導電膜113または柱状スペーサ部114が最下面となる場合がある。このようにカラーフィルタ110側を下面側にして搬送しつつ、他方の面に第一電極層103、第二電極層106および誘電体層112を形成しようとすると、最下面となるカラーフィルタ110、あるいは透明導電膜113、あるいは柱状スペーサ部114が物理的損傷を受けやすく各構成における所期の性能を充分に発揮できなくなる可能性や、カラーフィルタ110側にさらに設けられる液晶表示装置に関する他の構成に負の影響を与える可能性があり実質的ではない。特に、カラーフィルタ110の最表面側に柱状スペーサ部114を立設することは、液晶表示装置における対向基板とのスペースを設ける手段として望ましい。しかし柱状スペーサ部114が凸形状であるという形態上の問題に加え、柱状スペース部を介して対向基板とセル組みをする際に、確実にセル組みを行なうために柱状スペーサ部の若干の潰れを期待するため、柱状スペーサ部は上記潰れが実現される程度の硬度で形成される。したがって柱状スペーサ部は、物理的損傷に耐えうる硬度を示し難いのである。そのため、特に柱状スペーサ部が最下面側に位置した状態で搬送されると柱状スペーサ部が容易に傷つき、対向基板との間において精密セルギャップが得られないという虞がある。
(1)タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部を備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサであって、上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタが設けられており、上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とするカラーフィルタ付タッチパネルセンサ、
(2)上記電極部が、透明導電膜で形成されている部分を含むことを特徴とする上記(1)に記載のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ、
(3)上記タッチパネル感知部は、複数の第一電極部を有する第一電極層と、複数の第二電極部を有する第二電極層を備え、上記第一電極層および上記第二電極層を覆って上記誘電体層が設けられており、上記第一電極部には、第一取出し配線部が電気的に接続されており、上記第二電極部には、第二取出し配線部が電気的に接続されており、上記第一電極部、上記第二電極部、上記第一取出し配線部、および上記第二取出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ、
(4)対向する二枚の基材と、上記二枚の基材間に設けられる駆動用液晶層とを備える液晶表示装置であって、
タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部とを備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサが設けられており、上記タッチパネルセンサ用基材は、タッチパネル感知部が上記二枚の基材間の外側に位置する向きで、上記対向する二枚の基材のうちの一方の基材として兼用されており、上記タッチパネルセンサは、上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタを備え、且つ、上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする液晶表示装置、
(5)タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部を備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサと、上記タッチパネル感知部の接触面において接触動作の行われることによって出力される電気信号を検出する検出回路と、上記検出回路において検出された電気信号から上記接触動作の行われた接触位置の座標を算出する座標算出用演算回路とが設けられており、上記カラーフィルタ付タッチパネルセンサは、上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタが設けられており、且つ、上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする座標検出装置、
を要旨とするものである。
まず、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1を製造するために、基材3に対して形成されるタッチパネル感知部12について説明する。
図1に示すカラーフィルタ付タッチパネルセンサ1は、透明な部材からなるタッチパネルセンサ用の基材3の一方の面上に直接または間接に形成される許容電流が0.05A以上である第一電極部4が所定のパターンで形成されてなる第一電極層5と、許容電流が0.05A以上である第二電極部7が所定のパターンで形成されてなる第二電極層8とを備えるタッチパネル感知部12およびタッチパネル感知部12を覆って形成される誘電体層9を備える。第一電極層5と第二電極層8とは、誘電体部6により絶縁されている。図1では誘電体部6は、第一電極層5と第二電極層8との間に層状に形成されているが、誘電体部6はこれに限定されず、第一電極層5と第二電極層8とを絶縁可能である範囲において、島状などの所望のパターンで形成されてよい。
図1においては、第一電極層5の形成前に、所定の位置に第一取出し配線部10を形成し、第一取出し配線部10の端部に第一電極部4の端部を乗り上げるよう形成することによって、両者を電気的に接続する態様を示した。しかし、本発明において取り出し配線部は、これと電気的に接続される電極部の形成前、あるいは、形成時、あるいは、形成後のいずれかの形成工程で形成されてよい。また、第一取出し配線部、第二取出し配線部を同じ形成工程において形成し、その後、第一電極部、および第二電極部を、それぞれの取り出し配線部に電気的に接続可能に形成してもよい。上記取り出し配線は、電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備え、一般的に電極部を備えるタッチパネル感知部の周辺部に設けられる。
基材3としては、光透過性のシート、フィルム、板、膜などの部材であって、タッチパネルセンサの基材となり得るものであれば、適宜選択して使用してよい。部材を構成する材料は、ガラス、光透過性の樹脂などであってよい。本発明のタッチパネルセンサは、カラーフィルタも作り込むため、該カラーフィルタの形成工程における加熱温度や使用される溶剤などを勘案し、基材を選択することが望ましく、ガラス基板の使用が好適であるがこれに限定されない。基材3の厚みは、特に限定されないが、一般的には、100μmから1500μm程度である。
第一電極層5を構成する第一電極部4および、第二電極層8を構成する第二電極部7は、表示装置と組み合わせた際に、画像表示可能なアクティブエリア内に主として設けられる。したがって、いずれも光透過性の導電材料で形成されることが一般的である。ただし、第一電極層および第二電極層の形成パターンによって、表示装置の画面で視認されない程度の小さい領域については、光透過性のない材料から形成されてもよい。例えば、図3に示すブリッジ電極22’は、パターンの設計にもよるが、非常に小さくパターニングされる場合が多く、明確に視認されない程度の大きさの場合には、光透過性でない材料で形成してもよい。あるいは、タッチパネルセンサの使用により、若干の目視を前提として実質的に光透過性のない材料で電極部を形成する態様であってもよく、例えば、ワイヤーを電極部としてこれを所望のパターンで基材上に設置して電極層を構成してもよい。第一電極部4、第二電極部7は、互いに同種の導電性材料から形成してもよいし、異種の導電性材料を用いて形成してもよい。
第一電極部4および第二電極部7を形成するための光透過性の導電材料としては、インジウム錫オキサイド(ITO)、酸化インジウム、インジウム亜鉛オキサイド(IZO)などの酸化インジウム系透明電極材料、あるいは、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明導電膜、ポリアニリン、ポリアセチレン等の導電性酸化物等を用いることができるが、材料はこれに限定されない。本発明において、実質的に電極部の全てが透明導電膜で形成される場合、あるいは電極部の一部が透明導電膜で形成される場合など、電極部に透明導電膜で形成される部分が含まれる態様を採用する場合に、特に、電極部の許容電流を0.05A以上とすることによる本発明の課題解決への貢献度が大きい。
本発明におけるタッチパネル感知部は、複数の電極部より構成された一層の電極層自体である態様、および、複数の電極部により構成された電極層を2以上備える態様を含む。また、電極層を2以上備えるタッチパネル感知部が設けられる本発明のタッチパネルセンサは、例えば図3に示すように電極層が基材面に対して法線方向に積層されている態様、および、二等辺三角形状の電極部が噛み合う向きで配列される電極のように、実質的に同一面上に2以上の電極層が設けられる態様を含む。上記の電極は、同方向に頂点を向けて一列に配列されてなる複数の二等辺三角形状の第一電極部と、隣合う第一電極部間に噛み合うようにして一列に配列されてなる同二等辺三角形状の複数の第二電極部とを有し、第一電極部と第二電極部とが絶縁されて構成される。
本発明において、複数の電極部の各々の許容電流を一定以上に特定する趣旨は、上述する本発明の課題のうち、特に電気的損傷を防止することにある。即ち、カラーフィルタ形成面の物理的損傷を防止するために、カラーフィルタ付タッチパネルセンサを製造する際に、先に基板の一方の面にタッチパネル感知部を形成し、該タッチパネル感知部を覆う誘電体層を形成し、該誘電体層を最下面として、他方の面にカラーフィルタを形成する工程順を採用することが望ましい。このとき、搬送用ローラーコンベアと上記誘電体層との間、あるいは形成ステージと上記誘電体層との間で接触帯電が生じることに起因して、電極層がジュール熱により損傷する虞があることを本発明者らが見出したことは上述のとおりである。
カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1において、タッチパネル感知部12を覆って誘電体層9が設けられている。また、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1は、2つの電極層、即ち第一電極層5と第二電極層8とを有し、これらを絶縁するためのつ誘電体部6が設けられている。誘電体層9および必要に応じて設けられる誘電体部6を構成するための材料としては、透明性、且つ、絶縁性を示す材料あるいは部材を適宜選択することができる。例えば上記材料としては、透明性の紫外線硬化性樹脂、あるいは透明性の熱硬化性樹脂などを適宜使用することができるがこれに限定されない。また誘電体層9および誘電体部6の形成方法は、その厚みにもよるが、スピンコート法などの任意の塗布方法により形成材料を基材面に塗布し、その後、フォトリソグラフィ方法により形成する方法、あるいは、スクリーン印刷などの印刷方法等により形成する方法を挙げることができるが、これに限定されない。また、誘電体層あるいは層状に形成される誘電体部を構成可能な部材としては、透明性、且つ、光学等方性のフィルムやシートなどを用いてもよい。
取出し配線部10、11は、一般的にアクティブエリア外に形成される。したがって、これらを構成する導電材料は、光透過性の有無を問わない。一般的には、高い導電性を有した銀や銅などの金属材料を含んで形成される。あるいは、電極部の構成材料と同じ材料を用いて形成されてもよい。より具体的には、取出し配線部を構成する金属物質としては、金属単体や、金属の複合体や、金属と金属化合物の複合体のほか、金属合金を挙げることができる。金属単体としては、銀、銅、金、クロム、プラチナ、アルミニウムの単体などを例示することができる。金属の複合体としては、MAM(Mo−Al−Mo、すなわちモリブデン・アルミニウム・モリブデンの3層構造体)などを挙げることができ、金属と金属化合物の複合体としては、酸化クロム/クロム積層体などを例示することができる。金属合金としては、銀合金や銅合金が汎用される。また、金属合金としては、APC(Au・Pd・Cu、すなわち銀・パラジウム・銅)などを例示することができる。なお、金属配線には、上記したような金属物質に適宜樹脂組成物が混在してもよい。例えば、フォトリソグラフィ手法で取出し配線部10、11を形成する場合には、形成材料として、銀とパラジウムと銅からなるAPC材料が汎用されるが、これに限定されない。また、スクリーン印刷などの印刷方法により取出し配線部10、11を形成する場合には、形成材料として、溶媒中に数十nm〜数μmの粒径の銀や銅などの金属粒子と樹脂バインダ(たとえば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンなどの単体あるいは混合物からなる樹脂バインダ)が含有され、溶媒を用い適度に調整された金属粒子含有ペーストが汎用されるがこれに限定されない。尚、図示省略するが、取出し配線部10、11の端部であって基材1の縁部においては、それぞれ端子が設けられてよく、取出し配線部10、11を形成する工程とは異なる工程においてこれらを形成してもよいが、端子を、取出し配線部10、11を形成する際に同工程において、同材料で形成してもよい。尚、取出し配線部10、11の厚み、および幅寸法は、特に限定されないが、例えば取出し配線部10、11をフォトリソグラフィ手法により形成する場合には、厚みは、一般的には、10nm〜500nm程度、幅寸法は、一般的には、5μm〜200μm程度に形成することができ、スクリーン印刷などの印刷により形成する場合には、厚みは、一般的には、5μm〜20μm程度、幅寸法は、一般的には、20μm〜300μm程度に形成することができる。
次に、以上のとおり形成したタッチパネル感知部12を備える基材3に、さらに設けられるカラーフィルタ15について説明する。図1に示すとおり、カラーフィルタ15は、着色部を区画する遮光領域であるブラックマトリクス13と、赤色着色部14R、緑色着色部14G、青色着色部14Bから構成される。本発明におけるカラーフィルタにおいてブラックマトリクスは任意であり、図示しない異なる態様として、ブラックマトリクスが設けられずに着色部のみからなるものも含まれる。即ち、本発明にカラーフィルタ付タッチパネルを、表示装置に搭載した際に、カラー表示を可能とするカラーフィルタであればよい。上記カラー表示は、白色、黒色および有色且つ単色の一色以上の表示が可能なものであってもよいし、あるいは、フルカラー表示が可能なものであってもよい。フルカラー表示を可能とする場合には、図1に示す赤、緑、青の3色の着色部からなる組み合わせに限定されず、例えば赤、緑、青、白の4色の着色部(ただし、白は単なる透過部であってよい)からなる組み合わせ、あるいは、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色の着色部からなる組み合わせによって、カラーフィルタを構成することができる。
ブラックマトリクス13は、遮光性または光吸収性を有する材料から構成され、具体的には、金属クロムや、タングステンからなる薄膜が公知であるが、これに限定されない。ブラックマトリクス13は、上記材料を用いて、印刷方法、転写方式あるいはフォトリソグラフィ方法などによって形成してよく、またこれに限定されない。例えば、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルを液晶表示装置の一方側の基板とする場合の一実施態様としては、該液晶表示装置における画素電極と、格子状のパターンで形成されるブラックマトリクスで区画される開口部とを対応させることによってカラー表示を可能としてよい。
ブラックマトリクス13の形成後に、赤色着色部14R、緑色着色部14G、青色着色部14Bを形成する。2色以上の着色部を備える場合に、色毎に所望のパターンで形成することが一般的である。形成方法は、ブラックマトリクスと同様に、印刷方法、転写方式あるいはフォトリソグラフィ方法などによって形成してよく、またこれに限定されない。また着色部を構成する材料としては、特に限定されず、搭載が予定される表示装置に適したカラー表示を可能とするための材料を適宜選択してよい。尚、ブラックマトリクスおよび着色部を含むカラーフィルタの構成、形成方法などの詳細は、従来公知の技術(たとえば、特開2008−26587や特開2005−331937)に倣ってよく、本明細書においてはこれ以上の説明を省略する。
続いて、カラーフィルタ15の表面を覆って保護層16を形成する。保護層16は、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサにおいて任意の構成であるが、保護層16を設けることによって、カラーフィルタ面の傷つきを防止するとともにカラーフィルタ面の段差を解消し表面平滑性を付与することができる。保護層16は、適度の硬度を示すことが可能な透明性の樹脂から形成することができ、誘電体層を兼ねてもよい。上記透明性樹脂としては、透明性のアクリル樹脂などが挙げられるが、これに限定されない。
保護層16上に直接または間接に設けられる表示用透明電極層17は、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1を表示装置に搭載した際に、表示装置における電極部として作用する機能を備えるものである。表示用透明電極層17は、図6に示す透明導電膜113に相当する。例えば、表示装置として、液晶表示装置が選択される場合には、本発明カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1を一方側の基板として、これに組み合わされる対向基板に設けられる画素電極と表示装置用透明電極17とによって、駆動用液晶材料を駆動させる。表示用透明電極層17の構成材料は、第一電極層5、第二電極層8の構成材料であって透明性の有するものと同様である。ただし、第一電極層5、第二電極層8と同じ材料を用いるかどうかは任意である。表示用透明電極層17は、カラーフィルタ15上に直接又は間接に(図1では保護層16を介している)、略全面に、略均一の厚みの層として形成されてもよいし、あるいは、予定される表示装置の構成、機能に合わせて、所望のパターン形状にて形成されてもよい。
本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサには、任意で、駆動用液晶の配向方向を規制するための配向膜を設けてもよい。これは、主として、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサが、液晶表示装置の一方側の基板として使用が予定される場合の任意の態様である。即ち、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサを一方側の基板とし、これに対向する電極基板を、一定の距離を維持してセル組みし、基板間に駆動用液晶層を形成する際に、駆動用液晶材料を所望の方向に配向するよう規制するための膜を、カラーフィルタ付タッチパネルの一方側の表面に設ける趣旨である。ただし、上記配向膜は、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサを液晶表示装置の一方側の基板としての使用が予定される場合において、必須の構成要件ではない。
カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1には、カラーフィルタ15側の最表面に突出する複数の柱状スペーサ部30が設けられる。柱状スペーサ部30は、対向基板31と本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ1をセル組みする際に、両基板間に所望のセルギャップを確保するための構成である。本発明において柱状スペーサ部は任意の構成であり、柱状スペーサ部の立設を省略し、ガラスビーズよりなるスペーサを両基板間に設置する代替手段もある。しかし、ガラスビーズは、基板との接触が点接触となり、パネル厚み方向にかかる荷重が接触点に集中してしまう虞があり、また、所望の位置にガラスビーズを設置できないという問題があるところ、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1において柱状スペーサ部を立設する態様を採用することにより、上記問題点は解消され、望ましいセルギャップを得ることが可能である。しかも、本発明のカラーフィルタ付タッチパネルセンサは、タッチパネル感知部を覆って誘電体層が設けられている上、タッチパネル感知部に備えられる電極部の許容電流、および該電極部に電気的に接続される取出し配線部の許容電流のいずれもが0.05A以上であるため、先に基材の一方の面にタッチパネル感知部側を形成し、これを下面側として、カラーフィルタ側を作り込むことができるので、下面側にすると特に物理的損傷を受けやすい柱状スペーサ部を後工程において形成することができ、物理的損傷のない柱状スペーサ部を備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサを提供することが可能である。
柱状スペーサ部30の構成材料としては、多官能アクリレートを含有するアクリル系、及びアミド系又はエステル系ポリマー等の光硬化可能な感光性を有する、光透過性かつ光学的等方性の樹脂材料から好ましく選択されるが、これに限定されない。柱状スペーサ部30は、公知の液晶表示パネルにおいて適用されている各種の柱状スペーサ部に倣って適宜形成することができる。
対向基板31は、基材34上に直接又は間接に画素電極35およびスイッチング素子36を含む画素電極部37が所望のパターンで設けられ、次いで、画素電極部37を覆って基材34上に駆動用液晶材料の配向を規制するための配向膜38が形成されてなる。各画素電極部37と、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1における赤色着色部14R、緑色着色部14G、青色着色部14Bがそれぞれ対応するよう、対向基板31と、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1とがセル組みされる。
駆動用液晶層33は、液晶表示装置において駆動用液晶材料として用いられうる材料をカラーフィルタ付タッチパネルセンサ1と対向基板31との間に付与して形成される。駆動用液晶材料の付与方法は、予め両基板間をセル組みして、そのあと、両基板間に形成された空間に、注入してもよいし、あるいは、一方側の基板上に、駆動用液晶層33の枠体を設け、枠体内に駆動用液晶材料を充填し、その後、他方の基板を用いて、セル組みしてもよく、また上述以外の異なる手段によって駆動用液晶材料を付与してもよい。
さらにインパルスノイズを取り除くための低域通過フィルタを通過し、比較器において、基準電圧と積分用コンデンサで増幅された電圧を比較することで積分用コンデンサが基準電圧に達するまでの時間を認識する。検出回路により検出された電極部の容量変化に基づく信号は、タッチ検出演算回路に送られ、所定の計算式により接触動作の行われた座標が算出される。尚、上述は、本発明の座標検出装置の一実施態様を説明するものであって、本発明を限定するものではなく、本発明の座標検出装置の検出動作を実行する構成および動作の流れとしては、公知のタッチパネルセンサにおける接触動作を検出可能な回路を適宜選択して実施してよく、特に、静電容量式のタッチパネルセンサの検知装置一般を好適に採用可能であるが、検出の形式はこれに限定されず、種々の形式に対応することができる。
(カラーフィルタ付タッチパネルセンサの作製)
基材として、370mm×470mm、厚み0.5mmの透明ガラス基材(無アルカリガラス、NHテクノグラス社製、NA35)を準備し、超純水を用いて界面活性剤処理し、引き続き超音波洗浄処理により洗浄した。尚、本実施例では、上記ガラス基材を用い、静電容量式タッチパネルセンサ付き液晶表示装置が27面取りできるよう設計した。また、以下の第一電極層および第二電極層の形成パターン、およびこれに付随する取出し配線部のパターンは、図2に示すひし形電極部と細状電極部とからなる電極パターンに倣って設計した。またパターンの細部の寸法は、図7に即して以下に示す。
上述のとおり準備した基材の一方の面に、外周配線部の抵抗を補助する取出し配線部として、銀パラジウム銅合金を上記ガラス基材全面にスパッタにより200nmの厚さで製膜した。引き続き、ポジ感光性材料(AZマテリアルズ社製)を用い、フォトリソグラフィ手法により、非表示領域に取出し配線のパターンを焼き付けた。さらにエッチャントとして関東化学製の混酸SEA−5を用い、不要部分を除去し、引き続いて不要となったポジ感光性材料を水酸化カリウム水溶液で剥離して取出し配線部を形成した。上記取出し配線部は、形成が予定される電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および該電極部と該端子部(50μm×100μmの四辺形)とを接続する配線部(線幅50μm)とから構成し、後工程において形成が予定される、複数の第一電極部および第二電極部それぞれに電気的に接続可能なようにパターニングした。
次に製版された取出し配線部を備える基材面に、第一電極層を形成するために、スパッタにより全面に25nmの厚さでITOを製膜した。そして、取出し配線部と同様のポジ感光性材料を用いてフォトリソグラフィの手法により、ひし形電極部および、x方向に隣り合うひし形電極部を繋ぐ細状電極部から形成される第一電極部をy方向に配列してなるパターンで第一電極層を形成した。上記ひし形電極部の寸法は、図7に示す電極層の拡大図において、ひし形電極部の両端矢印sおよびtの長さを4.5mm、細状電極部の幅方向である両端矢印uの長さを40μm、両端矢印uと直行する細状電極部の長さvを180μmとした。このとき、第一電極層を表示領域内に形成し、第一電極層に備わる複数の第一電極部の端部が、非表示領域内に形成される上記取出し配線部と電気的に接続するようパターニングした。尚、ITOのエッチャントとしては塩化第二鉄水溶液を用いた。また、第一、第二電極層のITOのシート抵抗は120Ω/cm2、第一、第二電極層の基材面に対し法線方向における厚みを25nmと設計した。
上述で形成した第一電極層を覆って、基材面略全面に透明性硬化性樹脂含有塗工材料(KOLON社製、カタログ番号A−13)を用いて、スピンコート法で塗布し、続いて、フォトリソグラフィ手法により、層状の誘電体部を形成した。
さらに上述のとおり形成した誘電体部上に、第二電極層を形成した。第二電極層は、第一電極層における電極部の連結方向と直行する方向において隣り合うひし形電極部を細状電極部によって繋いでなる第二電極部を、配列してなるパターンで形成したこと以外は、第一電極層と同様に形成した。また、第二電極層に備わる複数の第二電極部を、先に形成した取り出し配線部と電気的に接続させた。
誘電体層は、上記誘電体部と同じく、基材面略全面に透明性硬化性樹脂含有塗工材料(KOLON社製、カタログ番号A−13)を用いて、スピンコート法で塗布し、続いて、フォトリソグラフィ手法により、形成した。上述のとおり基材面側から第一電極層および第二電極層を有するタッチパネル感知部を設け、第一電極層と第二電極層とを絶縁する誘電体部、および第二電極層を覆う誘電体層を設けた基材を、誘電体層面を最下面として搬送用ローラーコンベア上に設置した。
上記基材の、タッチパネル感知部が設けられた面とは反対の面においてブラックマトリクスを以下のとおり形成した。まず、基材面上に直接に、一般的な液晶表示装置におけるブラックマトリクス(BM)形成手法に倣い、下記BM形成用レジストを用いてBMを形成した。より具体的には、基材面上に、下記BM形成用レジストをスピンコート法により塗工し、次いで、乾燥、露光、現像、加熱の一連のプロセスからなるフォトリソグラフィの手法により、格子状のパターンで構成されるBMを形成した。尚、BMは、後述で記載する第二基板に設けられる画素電極とBMで区画される着色部が対応するようパターン設計した。BM層の膜厚みは、1.2μmとした。
下記に示すとおり、着色材料として顔料を用い、分散液組成物(顔料、分散剤及び溶剤を含有する)にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液とクリアレジスト組成物(ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤及び溶剤を含有する)とを混合して、BM形成用レジストを調製した。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
・黒顔料・・・・・14.0重量部 (大日精化工業(株)製TMブラック♯9550)
・分散剤・・・・・1.2重量部 (ビックケミー(株)製Disperbyk111)
・ポリマー・・・・・2.8重量部 (昭和高分子(株)製VR60)
・モノマー・・・・・3.5重量部 (サートマー(株)製SR399)
・添加剤・・・・・0.7重量部 (綜研化学(株)製L−20)
・開始剤・・・・・1.6重量部 (2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1)
・開始剤・・・・・0.3重量部 (4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン)
・開始剤・・・・・0.1重量部 (2,4−ジエチルチオキサントン)
・溶剤・・・・・75.8重量部 (エチレングリコールモノブチルエーテル)
その後、保護層材料として、透明性硬化性樹脂含有塗工材料(KOLON社製、カタログ番号A−13)を用い、カラーフィルタ面略全面に、スピンコート法により塗布して乾燥させて膜厚み1.5μmの保護層を形成した。さらに、保護層上に、ITOをスパッタリングして表示用透明電極層を形成し、該表示用透明電極層上に配向性樹脂としてポリイミド樹脂を塗布し、乾燥させた後、ラビング処理して配向膜を形成した。
さらに、上記配向膜面に、所望の間隔で、対向基板とのセルギャップを確保するための柱状スペーサを下記のとおり形成した。
まずスピンコーター(ミカサ社製、1H−360S)を用い、上記配向膜形成面に下記で得られた柱状スペーサ部形成用レジストをスピンコーティングして柱状スペーサ部形成用の塗布膜を製膜し、これを減圧乾燥した。次いで、柱層塗布膜を形成した基板に対して、所望のパターンを有する露光マスクを用い、紫外線照射して露光した。次いで0.05%KOH溶液を用いて現像し、更に純水で洗浄した。その後オーブンを用いて230℃で30分間焼成し、配向膜面上に所望のパターンで分散形成された柱状スペーサ部を得て、カラーフィルタ面側を完成し、基材の一方の面にタッチパネル感知部を備え、他方の面にカラーフィルタを備える実施例1を得た。また、実施例1を所定の寸法の27面に裁断し、その1つを第一基板とした。
実施例1における第一電極層および第二電極層の抵抗値、第一電極層および第二電極層の厚みについて表1に示す。
・ポリマー ・・・・・・・・・・・ 13.5重量部
(メタクリル酸とベンジルメタクリレートとの共重合体[メタクリル酸:ベンジルメタクリレート=30:70(モル比)、酸価=113mgKOH/g、ポリスチレン換算重量平均分子量=30000])
・多官能モノマー ・・・・・・・・ 12.0重量部
(サートマー(株)製、SR399)
・光重合開始剤1 ・・・・・・・・・ 1.5重量部
(チバガイギー社製、イルガキュアー907)
・溶媒 ・・・・・・・・・・・・・ 70.0重量部
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
・エポキシ樹脂 ・・・・・・・・・・ 3.0重量部
(ダイセル化学工業社製、エポリードGT401)
第二基板の基材として、370mm×470mm、厚み0.5μmの透明ガラス基材(無アルカリガラス、NHテクノグラス社製、NA35)を準備し、超純水を用いて界面活性剤処理し、引き続き超音波洗浄処理により洗浄した。
(セル組工程)
上述のとおり作製した第一基板におけるBMで格子状に区画される領域と、第二基板における各画素電極とが、互いに対向するよう位置合わせし、基板間に液晶層を形成するための一定の間隔の隙間を柱状スペーサ部により確保した状態で、シール部材により貼り合わせ、上記隙間に駆動用液晶材料を注入して駆動用液晶層を形成し、本発明の静電容量式タッチパネル付き液晶表示パネルを得て、これを実施例2とした。
実施例1と同様に製造したカラーフィルタ付タッチパネルセンサを用い、第一電極層に備わる第一電極部、および第二電極層に備わる第二電極部の許容電量を以下の通り測定した。
測定装置は、四端子測定装置(雄山株式会社製)を準備し、四つの端子をそれぞれ、図7に示すとおり、細状電極部を挟んで隣り合うひし形電極部の端部にコンタクト位置を115決定し、測定環境を23℃に調整した上で、許容電流を測定した。測定位置における端子(探針)は、誘電体層面にこすりつけ、表面をえぐって測定対象である、第一電極部あるいは第二電極部に接触させた。
そして、徐々に電流を増加させ、電気的損傷が発生し、電流が流れなくなった時点における電流値を許容電流値とした。
尚、測定は、第一電極部、第二電極部を任意に5つ選択し、各電極部における1箇所の細状電極部を選択してそれぞれ許容電流を測定し、その最大値を採用した。結果は、表1に示す。
実施例1の最表面は、一方の面が柱状スペーサ部、他方の面が誘電体層であるところ、これら表面に傷があるかどうかを目視により確認した。目立った傷が確認されなかった場合には、良好、目視により傷が確認された場合を不良と評価した。
実施例1において、第一電極層および/または第二電極層における電極部がジュール熱によって損傷しているかどうかを評価した。
具体的には、27面取りしたタッチパネルセンサにおける全ての第一電極部および第二電極部について、それぞれLCRメーターに接続し、各電極部の寄生容量を含んだ電極容量と交流抵抗を測定した。これにより、電気的破損の虞のある箇所がないかどうか、評価した。電気的損傷の虞のある電極部が発見された場合には、電気的損傷の虞のある箇所を光学顕微鏡により観察し、ジュール熱による損傷を確認し、損傷箇所をカウントした。尚、ジュール熱による加熱が生じると、誘電体層との界面に気泡が発生し、誘電体層と電極部との界面で剥離が生じる。このような界面での剥離現象は、光学的な干渉効果により光学顕微鏡を用いて容易に検出できる。
第一電極部および第二電極部における細状電極部uの寸法を25μmに変更し、且つ、第一、第二電極層のITOのシート抵抗を70Ω/cm2に変更したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタ付タッチパネルセンサを作製し、これを実施例3とした。
第一電極部および第二電極部における細状電極部uの寸法を25μmに変更し、且つ、第一、第二電極層の膜厚を50nmに変更したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタ付タッチパネルセンサを作製し、これを実施例4とした。
第一電極部の形成および誘電体部の製膜までは実施例1と同様に形成し、その後、誘電体上に、第二電極部におけるひし形電極部を整然配列するよう形成するとともに、第一電極部と直行する方向に上記ひし形電極部が連結されるよう、銀パラジウム銅合金により細状電極部を形成し、第二電極層を形成したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタ付タッチパネルセンサを作製し、これを実施例5とした。上記銀パラジウム銅合金により形成された細状電極部uの寸法は12μm、vの寸法は215μmとし、銀パラジウム銅合金のシート抵抗を0.2Ω/cm2、基材面に対して法線方向の銀パラジウム銅合金の厚みを200nmとするよう設計した。
第一電極部および第二電極部における細状電極部uの寸法を30μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタ付タッチパネルセンサを作製し、これを比較例1とした。
第一電極部および第二電極部における細状電極部uの寸法を25μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタ付タッチパネルセンサを作製し、これを比較例2とした。
2 液晶表示装置
3 基材
4 第一電極部
4a ひし形電極部
4b 細状電極部
5 第一電極層
6 誘電体部
7 第二電極部
7a ひし形電極部
7b 細状電極部
8 第二電極層
9 誘電体層
10 第一取出し配線部
(11 第二取出し配線部)
12 タッチパネル感知部
13 ブラックマトリクス
14R 赤色着色部
14G 緑色着色部
14B 青色着色部
15 カラーフィルタ
16 保護層
17 表示用透明電極層
18 配向膜
20 第一電極部
21 第一電極層
22 ひし形電極部
22’ ブリッジ電極
23 第二電極部
24 第二電極層
31 対向基板
32 シール部材
33 駆動用液晶層
34 基材
35 画素電極
36 スイッチング素子
37 画素電極部
38 配向膜
60 表示面
61 表示領域
62 非表示領域
70 映像情報処理部
71 液晶表示用プリント基板
72 液晶駆動回路
73 回路
80 入力情報処理部
81 タッチパネルセンサ用プリント基板
82 タッチパネルセンサ駆動回路
83 回路
100 従来のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ
101 基材
102 第一電極部
103 第一電極層
104 誘電体部
105 第二電極部
106 第ニ電極層
107 誘電体層
108 タッチパネル感知部
109 ブラックマトリクス
110 カラーフィルタ
111 搬送用ローラーコンベア
112 誘電体層
113 透明導電膜
114 柱状スペーサ部
115 コンタクト位置
Claims (5)
- タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部を備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサであって、
上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタが設けられており、
上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、
上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とするカラーフィルタ付タッチパネルセンサ。 - 上記電極部が、透明導電膜で形成されている部分を含むことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ。
- 上記タッチパネル感知部は、
複数の第一電極部を有する第一電極層と、複数の第二電極部を有する第二電極層を備え、
上記第一電極層および上記第二電極層を覆って上記誘電体層が設けられており、
上記第一電極部には、第一取出し配線部が電気的に接続されており、
上記第二電極部には、第二取出し配線部が電気的に接続されており、
上記第一電極部、上記第二電極部、上記第一取出し配線部、および上記第二取出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ付タッチパネルセンサ。 - 対向する二枚の基材と、上記二枚の基材間に設けられる駆動用液晶層とを備える液晶表示装置であって、
タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部とを備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサが設けられており、
上記タッチパネルセンサ用基材は、タッチパネル感知部が上記二枚の基材間の外側に位置する向きで、上記対向する二枚の基材のうちの一方の基材として兼用されており、
上記タッチパネルセンサは、上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタを備え、且つ、上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、
上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする液晶表示装置。 - タッチパネルセンサ用基材と、上記タッチパネルセンサ用基材の面上に直接または間接にカラーフィルタおよびタッチパネル感知部を備えるカラーフィルタ付タッチパネルセンサと、
上記タッチパネル感知部の接触面において接触動作の行われることによって出力される電気信号を検出する検出回路と、
上記検出回路において検出された電気信号から上記接触動作の行われた接触位置の座標を算出する座標算出用演算回路とが設けられており、
上記カラーフィルタ付タッチパネルセンサは、上記タッチパネルセンサ用基材の第一の面上に直接または間接にカラーフィルタが設けられており、且つ、上記タッチパネルセンサ用基材の第二の面上に直接または間接に電極部を備えるタッチパネル感知部と、上記電極部における電気信号を外部回路へと接続するための端子部および上記電極部と上記端子部とを接続する配線部を備える取り出し配線部と、上記タッチパネル感知部を被覆する誘電体層と、が設けられており、
上記電極部および上記取り出し配線部の許容電流が、それぞれ0.05A以上であることを特徴とする座標検出装置。
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