JP2014021865A - タッチパネル付液晶表示装置及びタッチパネル付液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短冊状に分割された共通電極を有する液晶表示装置の光漏れの発生を防ぐいだタッチパネル付液晶表示装置を提供する。
【解決手段】タッチパネル付液晶表示装置は、表示領域に配置された各画素ごとに配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極３０４と、表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極３１１，３１２と、表示領域を横切るように、前記一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、を備え、共通電極３１１，３１２のうち互いに隣り合う２つの電極３１１，３１２は、２つの電極３１１，３１２のうちの一方の電極の少なくとも一部が絶縁膜３１４を介して異なる層に形成され、表示領域を形成する面に対して垂直方向からの視野において、２つの電極３１１，３１２は互いの境界領域において前記一方向に沿って前記絶縁膜３１４を介して重なっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、タッチパネル付液晶表示装置及びタッチパネル付液晶表示装置の製造方法に関する。

近年、コンピュータ等の情報通信端末において、表示装置の上にタッチパネルを重ねて配置し、タッチパネル入力機能付の表示装置としたものが広く用いられている。このうち表示機能を担う装置として一般的に普及している液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板（以下、「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板」という。）とカラーフィルタ基板の２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を電界の変化により変え、光の透過度合いを制御することにより画像を表示させる装置である。このような液晶表示装置において、ＴＦＴ基板側に画素電極と共通電極の両方を配置することにより、いわゆる横電界を形成し、視野角の大きい表示を実現したＩＰＳ（In Plane Switching）方式が広く用いられている。

タッチパネルは、使用者の指などを用いてタッチされたパネル上の座標を認識し、処理装置にその座標に基づいた処理を行なわせる入力装置である。タッチパネルには、タッチされた部分の抵抗値変化を検出する抵抗膜方式、タッチにより遮蔽された部分の光量変化を検出する光センサ方式、容量変化を検出する静電容量結合方式などが知られている。静電容量結合方式は、パネルの透過率が高く表示画質を低下させない点、他の電極との接触がなく耐久性が高い点等から広く用いられている。

近年、情報通信端末に対する小型化・薄型化の要請により、タッチパネル付液晶表示装置もより薄型のものが求められている。特許文献１には、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、液晶表示装置の共通電極をタッチパネルの駆動電極として用いることにより、より薄型化されたタッチパネル付液晶表示装置が開示されている。

特開２００９−２４４９５８号公報

上述のタッチパネル付液晶表示装置では、例えば特許文献１の図５に示されるように、タッチ検出のために、画面全体に広がる液晶表示用の共通電極を短冊状に分割して配置する必要がある。しかしながら、分割した結果、液晶表示において分割された共通電極の隙間の影響により、連続した平板とは異なる電界が発生し、液晶組成物の配向に影響を与えて、予期しない光漏れが発生する恐れがある。図１１は、光漏れの発生の原因について考察するために、分割された共通電極の周囲に発生する電界の様子をシミュレートした結果を示している。図は液晶表示パネルの断面を示しており、カラーフィルタ基板６０１、薄膜トランジスタ基板６０７、画素電極６０６、共通電極６０４、液晶層６０３、絶縁膜６０２及び６０５が示されている。この図に示されるように、共通電極６０４には、４μｍの隙間があるが、隙間付近の電界が周囲と比べて変化しているのが分かる。このような電界の変化に起因する液晶組成物の配向の変化による光漏れを防ぐために、遮光領域を新たに設けることも考えられるが、遮光領域は液晶表示装置全体の透過率の低下に繋がってしまう。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、短冊状に分割された共通電極を有する液晶表示装置の光漏れの発生を防ぐと共に、透過率の低下を抑えたタッチパネル付液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、表示領域に配置された各画素ごとに配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極と、前記表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極と、前記表示領域を横切るように、前記一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、を備え、前記共通電極のうち互いに隣り合う２つの電極は、前記２つの電極のうちの一方の電極の少なくとも一部が絶縁膜を介して異なる層に形成され、前記表示領域を形成する面に対して垂直方向からの視野において、前記２つの電極は互いの境界領域において前記一方向に沿って前記絶縁膜を介して重なっている、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置である。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタ上に形成された有機絶縁膜上に透明電極からなる短冊状の導電膜である第１共通電極を成膜・パターニングする第１共通電極形成工程と、前記第１共通電極上に無機絶縁膜である第１絶縁膜を成膜する第１絶縁膜成膜工程と、前記第１絶縁膜を介して前記第１共通電極の一部が重なり合うように、短冊状の導電膜である第２共通電極を成膜・パターニングする第２共通電極形成工程と、前記第２共通電極上に無機絶縁膜である第２絶縁膜を成膜・パターニングする第２絶縁膜形成工程と、前記第２絶縁膜上に前記薄膜トランジスタのソース又はドレインと電気的に接続される導電膜である画素電極を成膜及びパターニングする第２絶縁膜形成工程と、を備えるタッチパネル付液晶表示装置の製造方法である。

また、本発明のタッチパネル付液晶表示装置の製造方法において、前記第１絶縁膜成膜工程の後、前記第１絶縁膜が、前記第１共通電極の一部のみを覆うようにパターニングされる工程を更に有していてもよい。

また、本発明のタッチパネル付液晶表示装置の製造方法において、前記第２共通電極形成工程の後、前記第１絶縁膜が、前記第２共通電極形成工程で使用したホトレジストを使用して、パターニングされる工程を更に有していてもよい。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置について示す図である。 図１のタッチパネル付液晶表示パネルの分解斜視図である。 図２のＴＦＴ基板の表示領域に各画素毎に配置された画素トランジスタの導電膜及び半導体膜の配置について示す図である。 図３のIV−IV線における断面を示す図である。 図３及び４の共通電極を形成するための工程について示す図である。 第１変形例における図４と同じ視野の断面図が示されている。 図６の共通電極を形成するための工程について示す図である。 第２変形例における図４と同じ視野の断面図が示されている。 図８の共通電極を形成するための工程について示す図である。 図８の共通電極を形成するための工程について示す図である。 分割された共通電極の周囲に発生する電界の様子をシミュレートした結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル付液晶表示装置１００について示す図である。この図に示されるように、タッチパネル付液晶表示装置１００は、タッチパネル付液晶表示パネル２００と、タッチパネル付液晶表示パネル２００を挟むように固定する上フレーム１０１及び下フレーム１０２と、により構成されている。

図２は、図１のタッチパネル付液晶表示パネル２００の分解斜視図である。この図に示されるようにタッチパネル付液晶表示パネル２００は、表示領域の画素毎に薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板２１０と、画素毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、ＴＦＴ基板２１０とカラーフィルタ基板との間に封止された不図示の液晶組成物と、外部から画面にタッチされた際に電極等を保護するすためのカバーガラス２３１と、から構成されている。ここで、本実施形態において液晶表示は、ＴＦＴ基板２１０側に階調値に基づく電圧が印加される画素電極と、画素電極と組み合わされて液晶組成物の配向を決定する電界を形成する共通電極との両方が配置され、いわゆる横電界を形成して視野角の大きな表示を行なうことのできるＩＰＳ（In Plane Switching）方式により行なわれる。

また、図２に示されるように、ＴＦＴ基板２１０は、短冊状に形成された一方向に延びる電極であって、複数並置され、後述するタッチパネル検出電極２１２において外部からの接触を検知するために、所定のタッチパネル駆動電圧が順に印加されると共に、液晶表示において共通電極として機能する共通電極３１１，３１２と、液晶表示を制御すると共に、共通電極３１１，３１２に対してタッチパネル駆動電圧を印加する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２１４と、を有し、更に、ＴＦＴ基板２１０の外部からの信号の入出力を行なうＴＦＴフレキシブル基板２１６が接続されている。

一方、カラーフィルタ基板２２０は、短冊状に形成され、共通電極３１１，３１２が延びる方向とは異なる方向（本実施形態では垂直方向）に延びる電極であって、複数並置され、共通電極３１１，３１２の各電極の走査に応じて接触の有無を検出するタッチパネル検出電極２１２を有し、更に、タッチパネル検出電極２１２から検出された信号をカラーフィルタ基板２２０からＴＦＴフレキシブル基板２１６に伝えるＣＦ（Color Filter）フレキシブル基板２２４が接続されている。

図３は、ＴＦＴ基板２１０の表示領域に各画素毎に配置された画素トランジスタの導電膜及び半導体膜の配置について示す図であり、図４は、図３のIV−IV線における断面を示す図である。画素トランジスタは、ゲート信号線３０２の電位を半導体膜３０１が導通状態とする電位から非導通状態に変化させる電位にすることにより、画像信号線３０７に印加された階調値に基づく階調電圧をドレイン線３０３を介して画素電極３０４に印加し保持させる機能を有している。

また、階調電圧が印加された画素電極３０４は、共通電極３１１及び３１２と協働して所定の電界を発生させ、発生した電界が液晶組成物を配向を変化させることにより、不図示のバックライト装置から入射される光の偏光方向を変化させている。ここで、画素トランジスタと共通電極３１１及び３１２とは、有機絶縁膜３０５を介して絶縁され、共通電極３１１と共通電極３１２とは、無機絶縁膜３１４を介して絶縁され、共通電極３１２上には無機絶縁膜３１５が成膜されている。

図５は、図３及び４の共通電極３１１及び３１２を形成するための工程について示す図である。ここで、半導体膜３０１、ゲート信号線３０２及びドレイン線３０３の製造については既知のトランジスタの製造工程と同様であるため、説明を省略する。また、以後用いられるパターニングの語は既知のフォトリソグラフィ工程を用いて行なわれるものとする。

半導体膜３０１、ゲート信号線３０２及びドレイン線３０３で構成される画素トランジスタ上に有機絶縁膜３０５が成膜・パターニングされた後、ステップＳ１１において、透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により共通電極３１１を成膜・パターニングし、その上に無機絶縁膜３１４を成膜・パターニングする。このとき無機絶縁膜３１４は、共通電極３１１と重ねられる部分を除き、共通電極３１２が成膜される部分に膜が残らないようにパターニングされる。続いて、ステップＳ１２において、同じくＩＴＯにより共通電極３１２を成膜し、共通電極３１１と一部が無機絶縁膜３１４と重ねられるようにパターニングする。ステップＳ１３において、無機絶縁膜３１５を成膜・パターニングし、ステップＳ１４において、ＩＴＯにより画素電極３０４をドレイン線３０３と接するように成膜・パターニングする。

上述したように、本発明のタッチパネル付液晶表示装置においては、短冊状に分割された共通電極は、分割部分において絶縁膜を介して上下に重ねられるように配置されるため、電界の変化を抑え、液晶表示装置の光漏れの発生を防ぐことができると共に、重ねられた電極は透明電極により形成されるため、透過率の低下を抑えることができる。

図６には上述した実施形態の第１変形例における図４と同じ視野による断面図が示されている。図４との違いは、無機絶縁膜３２４及び３２５の配置であるが、製造工程の違いによるものであり、その効果において違いがあるものではない。

図７は、図６の共通電極３１１及び３２２を形成するための工程について示す図である。図５の場合と同様に、半導体膜３０１、ゲート信号線３０２及びドレイン線３０３で構成される画素トランジスタ上に有機絶縁膜３０５が成膜・パターニングされた後、ステップＳ２１において、ＩＴＯにより共通電極３１１を成膜・パターニングし、その上に無機絶縁膜３２４を成膜・パターニングする。このとき無機絶縁膜３２４は、共通電極３１１と重ねられる部分のみ成膜されるようにする。続いて、ステップＳ２２において、同じくＩＴＯにより共通電極３２２を成膜し、共通電極３１１と一部が無機絶縁膜３２４と重ねられるようにパターニングする。ステップＳ２３において、無機絶縁膜３２５を成膜・パターニングし、ステップＳ２４において、ドレイン線３０３と接するように画素電極３０４をＩＴＯにより成膜・パターニングする。

このように形成したとしても上述の実施形態の効果と同様の効果を有し、更に画素電極３０４と共通電極３１１との間の絶縁膜を１層のみとすることができる。

図８には上述した実施形態の第２変形例における図４と同じ視野による断面図が示されている。図４との違いは、無機絶縁膜３３４及び３３５の配置であるが、製造工程の違いによるものであり、その効果において違いがあるものではない。

図９及び１０は、図８の共通電極３１１及び３３２を形成するための工程について示す図である。図５の場合と同様に、半導体膜３０１、ゲート信号線３０２及びドレイン線３０３で構成される画素トランジスタ上に有機絶縁膜３０５が成膜・パターニングされた後、ステップＳ３１において、ＩＴＯにより共通電極３１１を成膜・パターニングし、その上に無機絶縁膜３３４を成膜する。このとき無機絶縁膜３３４をパターニングすることなく、ステップＳ３２において、同じくＩＴＯにより共通電極３３２を成膜し、一部が共通電極３１１と重ねられるようにパターニングする。このときパターニングに使用したホトレジスト３３７を残したまま、ステップＳ３３において、無機絶縁膜３３４をパターニングする。その後、図１０のステップＳ３４において、無機絶縁膜３３５を成膜・パターニングし、ステップＳ３５において、ドレイン線３０３と接するように画素電極３０４をＩＴＯにより成膜・パターニングする。

このように形成したとしても上述の実施形態の効果と同様の効果を有し、更にホトレジスト３３７を共通電極３３２のホトレジストとしてだけでなく、無機絶縁膜３３４のホトレジストとしても使用しているので、工程を少なくすることができる。

１００ タッチパネル付液晶表示装置、１０１ 上フレーム、１０２ 下フレーム、２００ タッチパネル付液晶表示パネル、２１０ ＴＦＴ基板、２１２ タッチパネル検出電極、２１４ 駆動ＩＣ、２１６ ＴＦＴフレキシブル基板、２２０ カラーフィルタ基板、２２４ ＣＦフレキシブル基板、２３１ カバーガラス、３０１ 半導体膜、３０２ ゲート信号線、３０３ ドレイン線、３０４ 画素電極、３０５ 有機絶縁膜、３０７ 画像信号線、３１１，３１２ 共通電極、３１４，３１５ 無機絶縁膜、３２２ 共通電極、３２４，３２５ 無機絶縁膜、３３２ 共通電極、３３４，３３５ 無機絶縁膜、３３７ ホトレジスト、６０１ カラーフィルタ基板、６０２ 絶縁膜、６０３ 液晶層、６０４ 共通電極、６０５ 絶縁膜、６０６ 画素電極、６０７ 薄膜トランジスタ基板。

Claims (4)

1. 表示領域に配置された各画素ごとに配置され、階調値に応じた電位が印加される複数の電極である画素電極と、
   前記表示領域を横切るように一方向に延びる複数の電極である共通電極と、
   前記表示領域を横切るように、前記一方向とは異なる方向に延び、パネル上の接触位置を検出する複数の電極である検出電極と、を備え、
   前記共通電極のうち互いに隣り合う２つの電極は、前記２つの電極のうちの一方の電極の少なくとも一部が絶縁膜を介して異なる層に形成され、前記表示領域を形成する面に対して垂直方向からの視野において、前記２つの電極は互いの境界領域において前記一方向に沿って前記絶縁膜を介して重なっている、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置。
2. 薄膜トランジスタ上に形成された有機絶縁膜上に透明電極からなる短冊状の導電膜である第１共通電極を成膜・パターニングする第１共通電極形成工程と、
   前記第１共通電極上に無機絶縁膜である第１絶縁膜を成膜する第１絶縁膜成膜工程と、
   前記第１絶縁膜を介して前記第１共通電極の一部が重なり合うように、短冊状の導電膜である第２共通電極を成膜・パターニングする第２共通電極形成工程と、
   前記第２共通電極上に無機絶縁膜である第２絶縁膜を成膜・パターニングする第２絶縁膜形成工程と、
   前記第２絶縁膜上に前記薄膜トランジスタのソース又はドレインと電気的に接続される導電膜である画素電極を成膜及びパターニングする第２絶縁膜形成工程と、を備えるタッチパネル付液晶表示装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の製造方法であって、
   前記第１絶縁膜成膜工程の後、前記第１絶縁膜が、前記第１共通電極の一部のみを覆うようにパターニングされる工程を更に有する、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項２に記載の製造方法であって、
   前記第２共通電極形成工程の後、前記第１絶縁膜が、前記第２共通電極形成工程で使用したホトレジストを使用して、パターニングされる工程を更に有する、ことを特徴とするタッチパネル付液晶表示装置の製造方法。