JP2014211685A - タッチセンサ一体型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質に殆ど影響を与えることなく、タッチパネルの薄型化と低抵抗化、低消費電力化を実現可能なタッチセンサ一体型表示装置を提供する。【解決手段】表示装置を駆動する素子が形成された基板に対向して配置され、ブラックマトリクス１２が形成されたブラックマトリクス基板１０を、視認側に備えたタッチセンサ一体型表示装置である。ブラックマトリクス基板１０は、ブラックマトリクス基板１０の面に略垂直な方向でブラックマトリクス１２と重なる領域に、金属配線からなり、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号を出力するタッチ検出電極１５を備える。タッチ検出電極１５は、同一面または異なる面に形成された他の電極と対になって、外部近接物体に応じた静電容量の変化を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、タッチセンサと表示装置とを一体に備えたタッチセンサ一体型表示装置に関する。

従来、タッチパネルは、液晶装置などの表示装置の視認側に、透明基板上に透明導電膜で形成したパターンを検出電極とするタッチセンサ基板を貼り合わせることで製作されていた。
しかし、近年、電子機器に対する薄型化、軽量化のニーズから、表示装置の基板にタッチセンサ電極パターンを形成してタッチセンサ一体型表示装置とするタッチパネルが多く採用されるようになっている。
タッチパネルにおいて、指又はタッチペン等によるタッチ位置を検出するためには、Ｘ方向及びＹ方向の直交する２方向の電極の列が必要となる。静電容量型タッチセンサの場合、Ｘ、Ｙの２方向の検出電極を、異なる二面に設けるタイプと同一面に設けるタイプがある。

例えば、特許文献１には、液晶表示装置のカラーフィルタ基板の視認逆側の面に複数のストライプ状の電極パターンとして設けられた液晶駆動用の共通電極をセンサの駆動電極とし、カラーフィルタ基板の視認側の面に、駆動電極の電極パターンの延在方向と直行する方向に延びる電極パターンとして設けられたタッチ検出電極（この場合受信電極と称される）とからタッチ検出デバイスを構成し、Ｘ、Ｙの２方向の検出電極を、異なる二面に設けることが開示されている。
この構成により、特許文献１のタッチ検出デバイスでは、駆動電極ドライバが駆動電極に対して駆動信号を印加することにより、タッチ検出電極からタッチ検出信号を出力し、タッチ検出が行われるようになっている。

また、特許文献２には、カラーフィルタ基板の透明基板の視認側の面の同一レイヤーに、Ｘ、Ｙの２方向の検出用電極（一方が駆動電極、他方が受信電極）を配置する例が開示されている。Ｘ軸方向に沿う複数の列が直交するＹ軸方向に間欠的に配列されている第１の透光性電極と、Ｙ軸方向に沿う複数の列の各々が第１の透光性電極の行間及び列間に配置される第２の透光性電極とを備え、第１の透光性電極と第２の透光性電極とは透明絶縁膜によって互いに絶縁されている。第１、第２の透光性電極の交差部において、第２の透光性電極はそれ自体のパターンが連続的に導通しており、第１の透光性電極の各々は第１の透光性電極上の透明絶縁膜のコンタクトホールを通じて導電性材料からなる複数のジャンパーによって相互に電気的に接続されることにより、Ｘ、Ｙの２方向の検出電極を、同一面に設けることが開示されている。
特許文献１及び２では、いずれも、カラーフィルタ基板での透過率低下を防ぐため、検出電極を、透明導電膜により形成される透明電極から構成している。

特開２０１２−４３２１９号公報（段落００４１、００４２、図４〜７） 特開２０１２−１８１３９２号公報（段落００２４、図１〜２）

しかし、特許文献１及び２のいずれにおいても、透明電極は画素に被って設けられることになるため、透過率が低下する、電極がある部分とない部分の画質の差が生じる、透明導電膜の抵抗値が大きく、消費電力が大きくなる、等の課題が残っていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画質に殆ど影響を与えることなく、タッチパネルの薄型化と低抵抗化、低消費電力化を実現可能なタッチセンサ一体型表示装置を提供することにある。

前記課題は、請求項１のタッチセンサ一体型表示装置によれば、表示装置を駆動する素子が形成された基板に対向して配置され、ブラックマトリクスが形成されたブラックマトリクス基板を、視認側に備えたタッチセンサ一体型表示装置であって、前記ブラックマトリクス基板は、該ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向で前記ブラックマトリクスと重なる領域に、金属配線からなり、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号を出力するタッチ検出電極を備え、該タッチ検出電極は、同一面または異なる面に形成された他の電極と対になって、前記外部近接物体に応じた静電容量の変化を検出すること、により解決される。

このように構成しているので、静電容量型タッチセンサを、画質に影響を与えず、低抵抗で形成できる。つまり、タッチ検出電極を、金属配線で構成し、ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向でブラックマトリクスと重なる領域に配置しているので、視認側から見たときに、タッチ検出電極が、黒色のブラックマトリクスを背景として重なり、タッチ検出電極が殆ど視認できなくなる。
透明基板上に形成した透明導電膜をタッチ検出電極として用いた場合には、透明導電膜であっても、画質への影響が若干はあったが、本発明のように、ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向でブラックマトリクスと重なる領域に、金属配線からなるタッチ検出電極を備えた場合には、人間の目と画素との間に、タッチ検出のための薄膜層が存在しないこととなるため、画質への影響のない静電容量型タッチセンサを構成可能となる。
また、透明導電膜よりも低抵抗の金属配線によりタッチ検出電極を構成するため、静電容量型タッチセンサを低抵抗とすることができる。

このとき、前記他の電極は、前記ブラックマトリクス基板の前記タッチ検出電極が形成された面とは異なる面、あるいは前記タッチセンサ一体型表示装置内部の前記ブラックマトリクス基板とは異なる基板の面上に形成されていてもよい。
このように構成しているため、タッチ検出電極のパターンが単純となり、形成が容易になる。

また、前記他の電極は、前記タッチ検出電極と同一の面に形成され、前記タッチ検出電極及び前記他の電極のうち、一方が、前記ブラックマトリクス基板上の第一方向に延在するように形成されたＸ電極を、他方が、前記ブラックマトリクス基板上の前記第一方向と交差する第二方向に延在するように形成されたＹ電極を、構成し、該Ｙ電極と前記Ｘ電極の交差部において、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極を絶縁する絶縁体を、備えていてもよい。
このように構成しているため、センサの配線を一面に集約できる。その結果、配線の接続は、一面に集約された配線から引き出して接続すればよいため、制御ＩＣ等との接続が容易になる。

前記ブラックマトリクス基板が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を備えたカラーフィルタ基板であり、前記ブラックマトリクスは各前記画素を囲む枠状に形成されていてもよい。
このように構成しているため、液晶表示装置の必須構成部品であるカラーフィルタ基板を利用可能となり、本発明のタッチセンサ一体型表示装置を、液晶表示装置に応用することが容易となる。

また、前記他の電極は、前記タッチ検出電極と同一の面に設けられ、各々が前記表示装置の複数の画素を囲む前記金属配線の矩形状のパターンからなり、該矩形状のパターンのそれぞれが、前記ブラックマトリクス基板の周縁部に伸びる信号取り出し配線に接続されており、前記タッチ検出電極と前記他の電極の、隣接するパターン間の静電容量を測定してもよい。
このように構成しているため、信号取り出し配線の本数は増えるものの、タッチ検出電極が一対ある場合に必要となる電極間の交差部がないため、交差部での絶縁も不要となり、タッチ検出電極のパターン形成が容易となる。

前記画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれか一色の画素であり、前記ブラックマトリクス基板が、前記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の前記画素を備えたカラーフィルタ基板であり、前記ブラックマトリクスは各前記画素を囲む枠状に形成されていてもよい。
このように構成しているため、液晶表示装置の必須構成部品であるカラーフィルタ基板を利用可能となり、本発明のタッチセンサ一体型表示装置を、液晶表示装置に応用することが容易となる。

前記金属配線は、黒色の金属層と、反射防止層とが積層されていてもよい。
ブラックマトリクスは、黒色からなるため、金属層が黒色であると、視認されにくくなる。また、反射防止層を備えているため、光の入射の加減により、金属配線が反射して、違和感のある画像となることを防止可能となる。

前記金属層が、ＭＡＭ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金から選択された材料からなり、前記反射防止層がＩＧＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金から選択された材料からなっていてもよい。
このように構成されているため、タッチ検出電極が、更に視認されにくくなる。
前記金属配線のシート抵抗値が０．０１〜１０Ω／□の範囲にあるとよい。
このように構成されているため、低抵抗の静電容量型タッチセンサを実現可能となる。

本発明によれば、静電容量型タッチセンサを、画質に影響を与えず、低抵抗で形成できる。つまり、タッチ検出電極を、金属配線で構成し、ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向でブラックマトリクスと重なる領域に配置しているので、視認側から見たときに、タッチ検出電極が、黒色のブラックマトリクスを背景として重なり、タッチ検出電極が殆ど視認できなくなる。
透明基板上に形成した透明導電膜をタッチ検出電極として用いた場合には、透明導電膜であっても、画質への影響が若干はあったが、本発明のように、ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向でブラックマトリクスと重なる領域に、金属配線からなるタッチ検出電極を備えた場合には、人間の目と画素との間に、タッチ検出のための薄膜層が存在しないこととなるため、画質への影響のない静電容量型タッチセンサを構成可能となる。
また、透明導電膜よりも低抵抗の金属配線によりタッチ検出電極を構成するため、静電容量型タッチセンサを低抵抗とすることができる。
本発明は、携帯電話、タブレットＰＣ等の小型機器から、パソコン、テレビ画面、その他の電子機器のような大型電子機器のタッチセンサにも応用できる。また、ＥＬ素子やモノクロタイプの各種電子機器についても同様に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルを視認側から見た概略平面説明図である。 本発明の一実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極の配置の概略平面説明図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極及び駆動電極の配置の概略平面説明図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極の配置の概略平面説明図である。 図６のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１について、図１〜図７を参照しながら説明する。
本発明の各実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１は、ブラックマトリクス上に、エッチング可能な膜からなる黒色の低抵抗、低反射の金属配線をパターニングすることにより、金属配線でタッチ検出電極を構成するものである。パターン見えが回避され、ＩＴＯよりも低抵抗なタッチ検出電極が構成できる。パターン形状は、指又はタッチペンに合わせて設計される。
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルを視認側から見た概略平面説明図である。図２は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極の配置の概略平面説明図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、本発明の他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極及び駆動電極の配置の概略平面説明図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。図６は、本発明の更に他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置の液晶表示パネルのタッチ検出電極の配置の概略平面説明図である。図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。

（実施形態１）
本実施の形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１は、タッチセンサと表示装置とを一体に備えたタッチセンサ一体型表示装置であって、低反射金属配線をタッチ検出電極として用いるものであり、例えば、図１〜図３で示す静電容量式の液晶表示パネルＰ１を備えている。
静電容量式とは、指先と、導電膜のパターニングにより形成された検出電極との間での静電容量の変化を捉えて位置を検出する形式である。
本実施形態の液晶表示パネルＰ１は、図１に示すように、概略長方形の板状体からなり、視認側から見て、液晶表示パネルＰ１の全周の縁に沿って端部から所定の幅の領域に枠状に形成された加飾部２と、加飾部２の内側に形成された略長方形の操作部３と、が形成されている。

操作部３には、図２、図３に示すように、主にＸ方向に延びる金属配線からなるタッチ検出電極１５が形成され、Ｙ方向に延びる駆動電極として用いられる共通電極２５とタッチ検出電極１５との間の容量を利用してタッチを検出可能となっている。ここでは、液晶を走査して作動させる液晶駆動用の共通電極２５をセンサの駆動電極として用いる構成としている。本実施形態は、タッチ検出電極１５と駆動電極としての共通電極２５とが、異なる面に形成された２層タイプである。本実施形態の液晶表示パネルＰ１では、ＴＦＴ基板２０に、駆動電極としての共通電極２５が、Ｙ方向に延びるように形成され、カラーフィルタ１３とブラックマトリクスが同一面に形成されているカラーフィルタ基板１０に、主にＸ方向に延びる金属配線からなるタッチ検出電極１５が形成されている。原理的には、タッチ検出電極１５を構成する金属配線は、Ｘ方向だけで良いが、指以外の細いものでのタッチ検出用にＹ方向にも必要となる。

本実施形態の液晶表示パネルＰ１は、図３に示すように、カラーフィルタ基板１０とＴＦＴ基板２０とが、液晶３０を封入した状態で貼り合わされて形成されている。
カラーフィルタ基板１０は、ガラス基板１１の非視認側である液晶３０側の面には、図２、図３に示すように、格子状のブラックマトリクス１２と、ブラックマトリクス１２に区分されて配置されたカラーフィルタ１３が積層されている。
カラーフィルタ１３は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素にＲ、Ｇ、Ｂの３色が一組として対応付けられている。図２、３において、記号１３で示されている矩形が表示画素中のＲ、Ｇ、Ｂの内の１色を示す。金属配線による矩形パターンは、複数個の表示画素を含むように配置される。

なお、本実施形態では、ブラックマトリクス１２とカラーフィルタ１３が同じ基板に形成されたカラーフィルタ基板１０を用いているが、カラーフィルタ基板１０の代わりに、ブラックマトリクス１２のみを備えたブラックマトリクス基板を用いてもよい。この場合には、ブラックマトリクス基板とは異なる別の基板上に、カラーフィルタ層が設けられる。
カラーフィルタ基板１０の液晶３０側の面には、更に配向膜１６が形成されている。

カラーフィルタ基板１０の液晶３０逆側の面の操作部３には、図２、図３に示すように、金属配線から構成されたタッチ検出電極１５が形成され、同じ層において加飾部２に一体的に形成された配線パターン５０及び接続端子５０ａに電気的に接続されている。
タッチ検出電極１５は、金属層（金属薄膜）の単層又は少なくとも１層以上の金属層を含む複層からなる導電体膜によって形成される。そして、金属層の材料としては金、銀、銅、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を単体、あるいはそれぞれの合金を用いることができる。好ましくはエッチングによりパターニングしやすい銅、銀合金、銅合金、ＭＡＭ（ＭｏもしくはＭｏ合金／ＡｌもしくはＡｌ合金／ＭｏもしくはＭｏ合金の３層構造）、アルミニウム、アルミニウム合金より選択される何れかとするとよい。より詳細には、Ｍｏ合金はＮｂを含有するもの、Ａｌ合金はＮｄを含有するものとすると好ましい。Ａｌを含有した材料を用いることにより、比較的安価に製造することができると共に、導通性を確保できるため好適である。

導電体膜の厚さは３０〜５００ｎｍ程度（導電体膜が複層の場合はその合計が２００〜６００ｎｍ程度）であり、タッチ検出電極１５の幅、すなわち、長さ方向に直角な方向の線幅は、４〜１０μｍであると好ましい。

タッチ検出電極１５は微小幅の線状に形成されている。タッチ検出電極１５の幅を４μｍ（タッチ検出電極１５が複層の場合は７μｍ）より小さくするとエッチングにより再現性よく製造することが難しくなる。なお、タッチ検出電極１５を金属層のみとした場合は単層であるため、タッチ検出電極１５の幅を４μｍの細さまで制御することができるが、タッチ検出電極１５を複層で形成した場合、僅かにエッチング精度が低下するため、エッチング精度を確保するために、７μｍ以上とすると好ましい。一方、１０μｍよりも大きくすると、ブラックマトリクス１２の枠線の両側からはみ出す場合が発生して、タッチ検出電極１５が僅かに視認されるようになり、液晶表示パネルＰ１によって表示される画像が、違和感を与えるものとなり、好ましくない。

配線パターン５０及び接続端子５０ａは、タッチ検出電極１５と同様の材料を用いて形成される。これにより、配線パターン５０及び接続端子５０ａの形成と、タッチ検出電極１５の形成を同時に行うことができるため、製造工程を短縮することができる。なお、タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａもまた、スパッタリング法により全領域に導電体膜を成膜した後、エッチングによりパターニングされる。

導電体膜は、上記材料からなる金属層と、反射防止層としての金属酸化物層が交互に積層された構成とすると好ましい。この時、導電体膜において、カラーフィルタ基板１０から最も遠い位置に形成される層（すなわち、最上層）を金属酸化物層によって形成することにより、配線パターン５０及び接続端子５０ａ及びタッチ検出電極１５における反射が抑制され、カラーフィルタ基板１０の表側、すなわち、タッチ検出電極１５が形成されている面側から目視した場合、より視認されにくくなるため好適である。

図３ではタッチ検出電極１５を、ブラックマトリクス１２が形成された面の反対側（視認側）に形成しているが、ブラックマトリクス１２と同一面に形成することも可能である。この場合、タッチ検出電極１５は基板１１とブラックマトリクス１２の間、即ち下地層の位置に形成されることになり、反射防止層はＴＦＴ基板２０からみて基板１０の最下層に形成されることになる。

金属酸化物層を構成する材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｇａ、Ｇｅを添加したＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等のインジウム複合酸化物、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等を用いることができ、好ましくは、ＩＧＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金を用いるとよい。

このように、本発明では抵抗値の高い透明導電膜を配線パターン５０及び接続端子５０ａ及びタッチ検出電極１５の材料として用いることなく、金属層（金属薄膜）の単層又は少なくとも１層以上の金属層を含む複層を備えた導電体膜によってこれらの部材を形成する。したがって、消費電力が抑制される。

さらに、導電体膜を金属層の単層によって形成した場合、タッチ検出電極１５の幅を４〜１０μｍとすることにより、視認されにくくなるため、全体として透明性の高いタッチセンサ一体型表示装置１を提供することができるものである。

また、導電体膜を少なくとも１層以上の金属層を含む複層によって形成し、少なくとも操作者が視認する側の表面の層を金属酸化物層によって形成することにより、タッチ検出電極１５を視認されにくくすることができる。このとき、タッチ検出電極１５の幅を７〜１０μｍとすると好ましい。
タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａのシート抵抗値は、０．０１〜１０Ω／□であるとよい。

タッチ検出電極１５は、図２、図３に示すように、カラーフィルタ基板１０に対して垂直な視認方向において、ブラックマトリクス１２に重なるように配置されている。つまり、タッチ検出電極１５は、ガラス基板１１の視認側の表面に、裏面にブラックマトリクス１２が形成された領域内にのみ形成されている。
本実施形態では、導電体である指等が触れたときに、タッチ検出電極１５と、ＴＦＴ基板２０の駆動電極として機能する共通電極２５との間で生じる静電容量を利用してタッチを検出するため、タッチ検出電極１５は、Ｙ方向に延出する駆動電極としての共通電極２５に垂直なＸ方向に主に延出するように設けられる。また、スタイラスペン等、指以外の細いポインティングデバイスによるタッチも検出するため、Ｙ方向にも延出するように設けられ、結果として、図２のように、ＸＹ方向の双方に延出した複数の矩形パターンが連なった梯子状パターンとして形成されている。

タッチ検出電極１５の梯子状パターンは、矩形の枠状体を一単位として、矩形の枠状体の単位が、駆動電極としての共通電極２５に直交するＸ方向に連なって構成されている。
矩形の枠状体の単位は、駆動電極としての共通電極２５に平行なＹ方向において、ブラックマトリクス１２の格子６つ分、駆動電極としての共通電極２５に直交するＸ方向において、ブラックマトリクス１２の格子２つ分を囲む矩形状からなる。
また、ガラス基板１１及びタッチ検出電極１５の視認側には、粘着層１７を介して公知の偏光板１８が積層されている。

ＴＦＴ基板２０は、ガラス基板２１の液晶３０側の面に、複数の駆動電極としての共通電極２５が形成されてなる。前述のように、駆動電極は液晶駆動用の共通電極２５でもあり、図２、図３のＹ方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割された櫛形に形成されている。
ＴＦＴ基板２０のバックライト側である液晶３０逆側の面には、カラーフィルタ基板１０と同様に、粘着層２７を介して偏光板２８が積層されている。

次に、本実施形態の液晶表示パネルＰ１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法でガラス基板２１のマザーガラス基板上に櫛型の共通電極２５（駆動電極）を形成し、ＴＦＴ基板２０のマザーガラス基板を準備する。
一方、公知の方法で、ガラス基板１１のマザーガラス基板上にブラックマトリクス１２、カラーフィルタ１３を形成し、カラーフィルタ基板１０のマザーガラス基板を準備する。
次に、カラーフィルタ基板１０及びＴＦＴ基板２０のマザーガラス基板に、公知の方法で配向膜１６、２６を印刷し、赤外線で焼成して硬化する。硬化された配向膜１６、２６にラビング等により配向処理を施す。次いで、公知の方法で、ＴＦＴ基板２０のマザーガラス基板の周縁部に不図示のシール剤を印刷し、カラーフィルタ基板１０のマザーガラス基板の基板前面にスペーサ３１を散布して付着させる。

カラーフィルタ基板１０とＴＦＴ基板２０のマザーガラス基板を位置決めして、シール剤を介して熱圧着により相互に貼り合わせ、シール剤を硬化して、マザーガラスの貼合わせ基板を得る。
次いで、カラーフィルタ基板１０のＴＦＴ基板２０逆側の面に、タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａを形成する工程を行う。

この工程ではまず、ガラス基板１１上の全領域にわたって真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて導電体膜を成膜する。このとき、導電体膜として金属層の単層のみを成膜しても良いし、また、金属層を含む複層を成膜しても良い。複層を成膜する場合は、薄膜形成装置内で原料の切り替えを行うことによって各層の構成材料を適宜選択する。そして、操作者の視認側に金属酸化物層が成膜されると共に、金属層と金属酸化物層とが交互に積層されるように薄膜形成装置内で材料を切り替える。

その後、スピンコーターや吹きつけにより、フォトレジストを塗布し、成膜されるタッチ検出電極の幅が４〜１０μｍ程度となるように、且つ配線パターン５０及び接続端子５０ａがガラス基板１１上の適切な位置に配設されるようにマスクを用いて露光する。

露光後、各膜が積層されたガラス基板１１を現像液に浸すことにより、不要な部分（すなわち、タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａに相当しない部分）のフォトレジストを除去する。フォトレジストを除去した後、各膜が積層されたガラス基板１１をエッチング溶液に浸すことにより、フォトレジストに覆われていない部分の導電体膜を腐食させ、除去する。その後、溶剤を用いてフォトレジストを完全に除去することにより、タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａを形成する。

タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａの成膜時、導電体膜材料として例えば銀合金を用いた場合、スパッタリング条件は以下の条件とすると好ましい。ただし、導電体膜材料及びその成膜条件はこれに限定されるものではなく、金属層の材料としてはＭＡＭ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金を用いることができ、その成膜条件は適宜設定される。
［スパッタリング条件］
ＤＣパワー：７ＫＷ、スパッタガス：Ａｒ、ガス圧：２〜４ｍＴｏｒｒ、基板温度：１００℃

また、導電体膜を複層で構成する際も、金属層としてＭＡＭ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金を用いることができる。また、金属酸化物層としてＩＧＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等を用いて導電体膜を成膜しても良い。

なお、エッチング液はリン酸、硝酸、酢酸のいずれか二つ以上から選ばれる酸の混合液を使用することができる。フォトレジスト、現像液等は上述の透明導電膜成膜工程の場合と同様である。

上述のフォトレジスト、現像液、エッチング溶液、溶剤はこの限りではなく、タッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａを形成する材料に依存し、適宜選択することができる。
なお、本実施形態においては、比較的安価で大量生産が可能なウェットエッチングによる方法を示したが、ドライエッチングによりタッチ検出電極１５、配線パターン５０及び接続端子５０ａを成膜してもよい。

（実施形態２）
本発明の他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１について説明する。本実施の形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１は、図４、図５に示す液晶表示パネルＰ２を備えている。
本実施形態の液晶表示パネルＰ２は、二膜式のオンセル方式と呼ばれ、カラーフィルタ基板１０の上面に、絶縁膜１９を介して、金属配線からなるＸ方向、Ｙ方向の下部タッチ検出電極１５Ｌ、駆動電極１５Ｕを形成する。以下においては１５Ｌをタッチ検出電極（受信電極）、１５Ｕを駆動電極として説明するが、駆動とタッチ検出を逆とする電極の組み合わせもセンサとしての作動は同様である。

カラーフィルタ基板１０の液晶３０逆側の面には、図４、図５に示すように、金属配線から構成された下部タッチ検出電極１５Ｌが、図２、図３のタッチ検出電極１５と同様に、ＸＹ方向の双方に延出した矩形パターンが複数連なった梯子状パターンとして形成されている。
下部タッチ検出電極１５Ｌの梯子状パターンは、矩形の枠状体を一単位として、矩形の枠状体の単位が、Ｘ方向に連なって構成されている。
下部タッチ検出電極１５Ｌは、操作部３に設けられ、加飾部２に同じ導電体膜で同時に形成された配線パターン５０、接続端子５０ａに連続している。

カラーフィルタ基板１０及び下部タッチ検出電極１５Ｌの液晶３０逆側の面の全面には、図５に示すように、絶縁膜１９が形成され、その上に、図４、図５に示すように、金属配線から構成された駆動電極１５Ｕが形成されている。
絶縁膜１９には透明な絶縁材料を用いるのが好ましく、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いることができ、その厚さは３００〜３０００ｎｍ程度が好ましい。また、絶縁膜１９の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法、印刷法を用いることができる。なかでもスパッタリング法は、得られる膜の抵抗値及び透過率の経時変化が少なく、成膜条件の制御が容易であるため、好ましい。そして絶縁膜１９は、無機系の膜の場合はエッチングにより、樹脂を用いたときは必要部を硬化させた後の未硬化部の除去により、パターニングされて絶縁膜１９が形成される。

本実施形態では、導電体である指等が触れたときに、駆動電極１５Ｕと、下部タッチ検出電極１５Ｌとの間で生じる静電容量を利用してタッチを検出するため、駆動電極１５Ｕ、下部タッチ検出電極１５Ｌは、相互に直交する部分を備えるように延在している。
駆動電極１５Ｕは、ＸＹ方向の双方に延出した矩形パターンが複数連なった梯子状パターンとして形成されている。
駆動電極１５Ｕは、操作部３に設けられ、加飾部２に、同じ導電体膜で同時に形成された配線パターン６０、不図示の接続端子に連続している。

駆動電極１５Ｕの梯子状パターンは、矩形の枠状体を一単位として、矩形の枠状体の単位が、下部タッチ検出電極１５Ｌの梯子状パターンが延在するＸ方向に直交するＹ方向に連なって構成されている。
矩形の枠状体の単位は、下部タッチ検出電極１５Ｌに直交するＹ方向において、ブラックマトリクス１２の格子３つ分、下部タッチ検出電極１５Ｌに平行なＸ方向において、ブラックマトリクス１２の格子２つ分を囲む矩形状からなり、下部タッチ検出電極１５Ｌの矩形の枠状体の単位の半分の大きさとなっている。
本実施形態の液晶表示パネルＰ２のその他の構成は、液晶駆動用の共通電極２５をセンサの駆動電極として用いないことを除いては、液晶表示パネルＰ１と同様であるため、説明を省略する。

また、本実施形態の液晶表示パネルＰ２の製造方法は、カラーフィルタ基板１０のＴＦＴ基板２０逆側の面に、下部タッチ検出電極１５Ｌ、配線パターン５０及び接続端子５０ａを形成した後、その上に絶縁膜を形成し、更にその上に駆動電極１５Ｕ、配線パターン６０及び不図示の接続端子を、下部タッチ検出電極１５Ｌと同様の方法で形成することを除いては、実施形態１の液晶表示パネルＰ１の製造方法と同様である。

（実施形態３）
本発明の他の実施形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１について説明する。本実施の形態に係るタッチセンサ一体型表示装置１は、図６、図７に示す液晶表示パネルＰ３を備えている。
本実施形態の液晶表示パネルＰ３は、シングルレイヤのマルチタッチ方式であり、金属配線からなる、ＲＧＢ各２個を含む矩形が１単位の電極となり、各単位から引き出し線が設けられる。図６にはＸ方向に沿う３列しか表示していないが、隣接する２列の一方を駆動電極、他方をタッチ検出電極（受信電極）とすることにより、実施形態１、２のように対向する電極を必要とせず、１面のみで位置検出が可能である。また、実施形態２のように、交差する電極間の絶縁も不要である。
但し、各単位から引き出し線が設けられるので、電極単位の数及び引き出し線の数は、ブラックマトリクス１２を構成する枠の線の数によって制限される。

ここで、シングルレイヤとは、タッチを検出するための一対の電極が、同一面に形成されているタッチセンサをいい、また、マルチタッチとは、同時に複数のタッチを認識可能なタッチセンサをいう。

本実施形態のタッチ検出電極１５は、操作部３に設けられ、加飾部２に同じ導電体膜で同時に形成された配線パターン５０、接続端子５０ａに連続している。
なお、配線パターン５０及び接続端子５０ａは、加飾部２の１辺側だけでなく、複数辺に形成すると、より多くの駆動電極及びタッチ検出電極を形成できる。例えば、操作部３から二〜四方に向かって配線パターン５０を延出させ、加飾部２の二〜四辺に配線パターン５０及び接続端子５０ａを形成してもよい。
本実施形態の液晶表示パネルＰ３のその他の構成は、液晶駆動用の共通電極２５をセンサの駆動電極として用いないことを除いては、液晶表示パネルＰ１と同様であるため、説明を省略する。
また、本実施形態の液晶表示パネルＰ３の製造方法は、タッチ検出電極１５のパターンが異なることを除いては、実施形態１の液晶表示パネルＰ１の製造方法と同様である。

本実施形態は、シングルレイヤの構成であるため、タッチセンサの厚みをより薄くすることが可能となる。更に、駆動電極とタッチ検出電極間の絶縁も不要となる。従って、１対の電極間に生成される電場が、絶縁層を通過してなされなければならない構成と比較して、センシング感度を向上可能となり、タッチセンサの薄型化とセンシング感度の向上を同時に達成可能である。

Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 液晶表示パネル
１ タッチセンサ一体型表示装置
２ 加飾部
３ 操作部
１０ カラーフィルタ基板
１１、２１ ガラス基板
１２ ブラックマトリクス
１３ カラーフィルタ
１５ タッチ検出電極
１５Ｌ 下部タッチ検出電極
１６、２６ 配向膜
１７、２７ 粘着層
１８、２８ 偏光板
１９ 絶縁膜
２０ ＴＦＴ基板
１５Ｕ 駆動電極
２５ 共通電極
３０ 液晶
３１ スペーサ
５０、６０ 配線パターン
５０ａ 接続端子

Claims (9)

1. 表示装置を駆動する素子が形成された基板に対向して配置され、ブラックマトリクスが形成されたブラックマトリクス基板を、視認側に備えたタッチセンサ一体型表示装置であって、
   前記ブラックマトリクス基板は、該ブラックマトリクス基板の面に略垂直な方向で前記ブラックマトリクスと重なる領域に、金属配線からなり、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号を出力するタッチ検出電極を備え、
   該タッチ検出電極は、同一面または異なる面に形成された他の電極と対になって、前記外部近接物体に応じた静電容量の変化を検出することを特徴とするタッチセンサ一体型表示装置。
2. 前記他の電極は、前記ブラックマトリクス基板の前記タッチ検出電極が形成された面とは異なる面、あるいは前記タッチセンサ一体型表示装置内部の前記ブラックマトリクス基板とは異なる基板の面上に形成されていることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ一体型表示装置。
3. 前記他の電極は、前記タッチ検出電極と同一の面に形成され、
   前記タッチ検出電極及び前記他の電極のうち、一方が、前記ブラックマトリクス基板上の第一方向に延在するように形成されたＸ電極を、
   他方が、前記ブラックマトリクス基板上の前記第一方向と交差する第二方向に延在するように形成されたＹ電極を、構成し、
   該Ｙ電極と前記Ｘ電極の交差部において、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極を絶縁する絶縁体を、備えることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ一体型表示装置。
4. 前記ブラックマトリクス基板が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を備えたカラーフィルタ基板であり、前記ブラックマトリクスは各前記画素を囲む枠状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のタッチセンサ一体型表示装置。
5. 前記他の電極は、前記タッチ検出電極と同一の面に設けられ、各々が前記表示装置の複数の画素を囲む前記金属配線の矩形状のパターンからなり、
   該矩形状のパターンのそれぞれが、前記ブラックマトリクス基板の周縁部に伸びる信号取り出し配線に接続されており、
   前記タッチ検出電極と前記他の電極の、隣接するパターン間の静電容量を測定することを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ一体型表示装置。
6. 前記画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれか一色の画素であり、
   前記ブラックマトリクス基板が、前記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の前記画素を備えたカラーフィルタ基板であり、前記ブラックマトリクスは各前記画素を囲む枠状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のタッチセンサ一体型表示装置。
7. 前記金属配線は、黒色の金属層と、反射防止層とが積層されてなることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載のタッチセンサ一体型表示装置。
8. 前記金属層が、ＭＡＭ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金から選択された材料からなり、前記反射防止層がＩＧＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金から選択された材料からなることを特徴とする請求項７記載のタッチセンサ一体型表示装置。
9. 前記金属配線のシート抵抗値が０．０１〜１０Ω／□の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載のタッチセンサ一体型表示装置。
   

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