JP5265020B2 - タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像などを表示する表示パネルと、この表示パネルの前面基板に形成されたタッチ電極でタッチ位置を検出するタッチパネル部とを有する、タッチパネル付き表示装置に関し、特に、低抵抗なタッチ電極を備えて精度の高いタッチ位置検出ができるタッチパネル付き表示装置に関する。

近年、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ、携帯用ゲーム機器などの普及に伴い、表示装置と組み合わせられる入力手段として、透明な基板上に形成されたタッチパネルが広く使用されるようになっている。

例えば、タッチパネル付き表示装置としての液晶表示装置では、透明なタッチパネルが表示パネルである液晶パネルの画像表示面に重ねられている。これにより、タッチパネルを通して液晶パネルに表示される画像を観視することができる。そして、表示される画像に合わせてタッチパネルの外面、すなわち、液晶パネルの表示画像を観察する側の表面を指先や入力ペンなどによって押圧すると、押圧された位置を検出することができる。その結果、入力内容をＰＤＡなどの使用機器の制御に反映させることができる。

このような表示パネルの画像表示面に積層されるタッチパネルとして、表示パネルの前面基板上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜を形成した静電容量方式のタッチパネルが知られている。この静電容量方式のタッチパネルは、製造が容易で耐久性が高いという特性から、近年様々な用途に用いられている。特に、タッチ電極が平面的な所定のパターンを形成して、所定の間隔を有して複数配置されている投影型の静電容量方式のタッチパネルは、複数のタッチ点を同時に検出するいわゆるマルチタッチに対応しているため、近年特に注目が集まっている。

上記のように、静電容量方式のタッチパネルでは、タッチパネルを通した表示画像の視認性を高めるために、タッチ電極としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜が用いられてきた。しかし、透明導電膜は金属膜と比較してその抵抗値が高いため、例えば、タッチパネルにおけるタッチ電極は透明導電膜で形成するものの、タッチパネルと外部の回路とを接続するために設けられる端子や、タッチ電極と端子とを接続する引き出し配線は、金属膜で形成したり、透明導電膜と金属膜とを積層して形成したりすることが行われていた。そして、タッチ電極と引き出し配線との電気的導通を確実なものとするために、接続部分の透明導電膜を厚く形成することが提案されている（特開２００８−２３３９７６号公報参照）。

しかし、上記従来のタッチパネル付き表示装置のタッチパネルのように、タッチ電極に透明導電膜を用いたものでは、タッチ電極における電気的導通が必ずしも十分なレベルで確保されているとは言えなかった。このため、特に、タッチ電極パターンを微細化した場合や、タッチパネルの面積が大きくなった場合などには、正確なタッチ位置を検出することが十分にできないという問題があった。

そこで本発明は、上記の課題を鑑み、簡単な構成で、正確なタッチ位置の検出ができるタッチ電極を表示パネルの前面基板上に備えた、タッチパネル付き表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のタッチパネル付き表示装置は、前面基板と背面基板とを有し、複数の画素により構成された画像表示領域を有する表示パネルと、前記前面基板の外側表面に形成されたタッチ電極を有するタッチパネル部とを備え、前記タッチ電極は、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された前記画素における開口部分以外の部分に、前記表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されていることを特徴とする。

本発明のタッチパネル付き表示装置は、タッチパネル部のタッチ電極が、前面基板および背面基板の少なくとも一方に形成された画素における開口部分以外の部分に、表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されている。このため、透明導電膜よりも抵抗値が大幅に低く、かつ、表示パネルの表示画像の視認性を妨げないタッチ電極を実現することができ、正確なタッチ位置検出を行うことができる。

本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、タッチパネル部のタッチ電極の配置パターンを示す平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、タッチ電極の構成を示す部分拡大平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の断面構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の製造方法の、最初の工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の製造方法の、次の工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の製造方法の、三番目の工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、応用例の断面構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、タッチパネル部のタッチ電極の配置パターンを示す平面図である。 本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、タッチ電極の構成を示す部分拡大平面図である。 本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の断面構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかるタッチパネル付き表示装置の、応用例の断面構成を示す図である。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルは、前面基板と背面基板とを有し、複数の画素により構成された画像表示領域を有する表示パネルと、前記前面基板の外側表面に形成されたタッチ電極を有するタッチパネル部とを備え、前記タッチ電極は、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された前記画素における開口部分以外の部分に、前記表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されている（第１の構成）。

第１の構成においては、表示パネルの前面基板上に形成されるタッチ電極として、金属材料によるものを用いることができ、表示パネルでの表示画像の視認性を妨げることなく、かつ、従来の透明導電膜によるタッチ電極と比較して、抵抗値が大幅に低いタッチ電極を得ることができる。このため、精度よくタッチ位置を検出することができるタッチパネル部を備えたタッチパネル付き表示装置を、簡単な構成で得ることができる。

第１の構成において、カラー画像表示のために前記画素ごとに設けられたカラー領域とこれらカラー領域の間に形成された黒色領域とを有するカラーフィルタ層を更に備え、前記画素における開口部分以外の部分が前記黒色領域であることが好ましい（第２の構成）。または、第１の構成において、前記画素における開口部分以外の部分が前面基板および背面基板の少なくとも一方に形成された電極配線であることが好ましい（第３の構成）。これらの部分は、表示パネルの画像表示に必要な部分である。また、それぞれが各画素の形状に対応して配置されている。従って、タッチ電極を構成する金属材料を高い平面密度で配置、形成することができる。

また、第１〜第３の構成の何れか一つにおいて、前記タッチ電極が、縦方向および横方向に伸延する井桁状に形成されていることが好ましい（第４の構成）。このようにすることで、画素の開口部分を回避しつつ、タッチ位置を正確に検出する上で十分な平面方向の配置密度を有するタッチ電極を形成することができる。

さらに、第１〜第４の構成の何れか一つにおいて、前記タッチ電極が、前記タッチ電極と前記前面基板上に形成された端子とを接続する引き出し配線と同じ材料で形成されていることが好ましい（第５の構成）。このようにすることで、タッチパネル部を形成する際の部材を削減できる。これにより、タッチパネル部の製造コストを下げることができる。また、タッチ電極と引き出し配線とを同時に形成することもできる。これにより、製造工程の簡略化ができる。

さらにまた、第１〜第５の構成の何れか一つにおいて、前記タッチ電極を形成する前記金属材料に、透明導電膜層が積層された構成とすることが好ましい（第６の構成）。このようにすることで、比較的酸化しやすい金属材料を透明導電膜で被覆することができる。その結果、経時的変化が生じにくいタッチ電極を得ることができる。

また、第１〜第６の構成の何れか一つにおいて、隣り合う複数の前記タッチ電極の間に、前記タッチ電極とは電気的に導通していないフローティング電極を有し、前記フローティング電極が、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された前記画素における開口部分以外の部分に、前記表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されていることが好ましい（第７の構成）。このようにすることで、タッチ電極の配置パターンが使用者に視認されてしまうことを回避することができる。また、タッチ電極が形成されていない部分で所望しない電荷が生じて、タッチ位置の検出信号のノイズとなることを効果的に防止することができる。

さらに、第１〜第７の構成の何れか一つにおいて、前記表示パネルが液晶パネルであることが好ましい（第８の構成）。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、以下に記載する本発明の実施形態の説明では、本発明にかかるタッチパネル付き表示装置として、投影型静電容量式のタッチパネル部が液晶パネルの前面基板に形成された液晶表示装置を例示して説明する。

しかし、以下の説明は、本発明のタッチパネル付き表示装置の構成を限定するものではない。本発明のタッチパネル付き表示装置のタッチパネル部は、投影型静電容量方式のものに限らず、平面的なパターンとして形成されたタッチ電極が表示装置の前面基板に形成された各種方式のタッチパネル部を用いることができる。また、本発明のタッチパネル付き表示装置は、表示パネルとして液晶パネルを用いたものに限らず、有機および無機のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、さらには、電界放出型ディスプレイなど各種の平板型ディスプレイを用いることができる。

なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかるタッチパネル付き表示装置は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、断面構成図における厚さ方向をはじめとする各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のタッチパネル付き表示装置の第１の実施形態にかかる、タッチパネル付きの液晶表示装置１００（図３参照）の、タッチパネル部１１０におけるタッチ電極２の配置パターンを示す平面図である。

本実施形態の液晶表示装置１００は、表示パネルである液晶パネル１２０（図３参照）と、液晶パネル１２０の前面基板１の外側表面、すなわち背面基板１１（図３参照）と対向する内表面側ではない側の表面上に、図１に示したパターンで形成されたタッチ電極２を有するタッチパネル部１１０とから構成されている。

本実施形態の液晶表示装置１００のタッチパネル部１１０は、投影型静電容量方式を採用している。そのため、図１に示すように、同じ大きさの略長方形のタッチ電極２が横方向に１０個、縦方向に上下２列の合計２０個、所定の間隔、例えば２００μｍ〜８００μｍ程度隔てて並べられている。なお、図１はあくまでも例示であって、タッチ電極２の配置パターンは図１に示されたものに限られない。すなわち、一つ一つのタッチ電極２のパターン形状は、図１に示した長方形状である必要はない。また、横・縦に配列されるパターンの個数も１０×２個の合計２０個に限られない。さらに、所定間隔を隔てて配置された複数のタッチ電極２の接続関係も、図１に示すものに限られない。

液晶パネル１２０の前面基板１上には、タッチ電極２における電圧値の変動という形で現れるタッチ位置検出信号を、外部の回路基板に出力するための複数の端子４が形成されている。この端子４とタッチ電極２とが引き出し配線３で接続されている。本実施形態の液晶表示装置１００のタッチパネル部１１０では、４つの端子４が設けられている。そして、いずれかのタッチ電極２に指先などが近づくことによって生じる静電容量の変化を、これら４つの端子４の電圧の変化として把握することでタッチ位置を検出する。また、パターン化されて離れた位置に形成されたタッチ電極２同士が、接続配線５で接続されている。

タッチパネル部１１０において、タッチ電極２は、液晶パネル１２０で画像表示を行うために、複数の画素により構成された画像表示領域と重なる位置に形成されている。そのため、タッチパネル部１１０のタッチ電極２と接続配線５とが画像表示領域と重なる位置に配置される。端子４と引き出し配線３とが、画像表示領域以外の周辺領域に配置される。

図２は、タッチ電極２の詳細な構成を示すために、本実施形態にかかる液晶表示装置１００の、タッチ電極２が形成されている部分を拡大して表示した拡大平面図である。図２(ａ)が、図１における点線で囲んだＤ部の拡大図である。図２(ｂ)は、図２(ａ)中に点線で示した四角形の部分を表す、タッチ電極２の更なる拡大図である。

図２（ａ）、図２(ｂ)に示すように、本実施形態のタッチパネル部１１０のタッチ電極２は、液晶パネル１２０の画像表示領域を形成する画素における開口部分以外の部分、すなわち、カラー画像表示のために画素ごとに設けられたカラー領域（図示せず）の間に形成されたブラックマトリクス（ＢＭ）と称される黒色領域としての黒色層７に重なる位置に配置された、金属材料６で構成されている。カラー領域と黒色領域（黒色層７）は、前面基板１に形成されたカラーフィルタ層が有している。金属材料６は、図２(ｂ)に示すように、黒色層７の幅よりも少し小さい幅を有する井桁状のパターンとして構成されている。また、図１で示したように、タッチ電極２は、タッチ位置を検出するために平面的にパターン化されている。隣り合うタッチ電極２同士は、所定の間隔を有して配置されている。このため、タッチ電極２が形成されていないタッチ電極２間の部分では、金属材料６による井桁状のパターンが形成されずに、前面基板１に形成された黒色層７のみが見えている。

なお、図２においては、液晶パネル１２０の黒色層７を開口部分がほぼ正方形の格子状のパターンとして表したが、これは便宜上のものに過ぎず、液晶パネル１２０の黒色層７のパターン形状を規定するものではない。液晶パネル１２０の前面基板１の内表面に形成される黒色層７の窓状に開口した部分の形状は、液晶パネル１２０の画素の形状によって定まり、略正方形状である場合以外にも縦長の長方形状とされる場合もある。また、黒色層７の縦方向と横方向の幅が異なっていたり、一部において屈曲部を有していたり、液晶パネルがＲＧＢ三色のカラー領域を有するカラーフィルタによってカラー表示を行うものの場合には、三色をひとまとまりとして黒色層７の幅を異ならせたりすることなども行われている。このような場合であっても、タッチ電極２を形成する金属材料６は、黒色層７のパターンに合わせて、液晶パネル１２０の厚さ方向において黒色層７と重なる位置に配置されることとなる。

図３は、本実施形態の液晶表示装置１００の断面形状を示す断面構成図である。図３(ａ)は、タッチ電極２が形成されている部分の構成を示し、図１のＡ−Ａ’矢視線の部分の断面構成を示している。図３(ｂ)は、引き出し配線３の構成を示し、図１のＢ−Ｂ’矢視線の部分の断面構成を示している。図３(ｃ)は、端子４の構成を示し、図１のＣ−Ｃ’矢視線の部分の断面構成を示している。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、本実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置１００は、外部からのタッチ位置を検出するタッチパネル部１１０と、表示パネルである液晶パネル１２０とが積層された構造とされている。液晶パネル１２０を構成する前面基板１はタッチパネル部１１０の基板を兼ねている。

液晶パネル１２０は、一般的な透過型の液晶パネルである。液晶パネル１２０を構成する２つのガラス製の基板である前面基板１と、背面基板１１との間に、液晶層１２が挟持されている。

前面基板１の内側、すなわち、背面基板１１と対向する側には、カラー画像表示のためにそれぞれの画素に対応して、図示しないカラーフィルタ層が形成されている。このカラーフィルタ層には、カラー画像表示のために画素ごとに設けられたカラー領域（図示せず）と、これらカラー領域の間においてブラックマトリクスである黒色領域としての黒色層７とが形成されている。また、前面基板１の内面には、カラーフィルタ層よりも液晶層１２側において、液晶層１２に所定の電圧を印加する図示しない対向電極が形成されている。

背面基板１１の内側、すなわち、前面基板１と対向する側には、複数の行および複数の列を形成してマトリクス状に、それぞれが一つの画素を形成する図示しない画素電極が配置されている。この画素電極と前面基板１に形成された対向電極との間の電位を調整することで、液晶層１２の液晶分子の配向状態を変化させて画像表示が行われる。この背面基板１１の画素電極が形成されている領域が液晶パネル１２０の画像表示領域となる。この液晶パネル１２０の画像表示領域が、タッチパネル部１１０のタッチ位置検出領域とほぼ一致することとなる。

また、背面基板１１の画像表示領域には、いずれも電極配線である、図示しない複数のゲート線と複数のソース線１３とが配置されている。複数のゲート線は、画素電極の行方向に配置されている。複数のソース線１３は、列方向に配置されている。また、直交するゲート線とソース線１３との交点近傍には、それぞれの画素電極に接続された、図示しないＴＦＴが形成されている。ゲート線に順次ゲート電圧が印加されることで、行ごとにスイッチング素子であるＴＦＴがオンとなって選択される。さらに、ソース線１３を介して選択された行に属するそれぞれの画素電極に、画像表示に必要な電圧が印加される。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）における液晶パネル１２０の前面基板１の図中上側、および、背面基板１１の図中下側には、液晶層１２と組み合わされることで透過光を制御して画像表示を行うための図示しない一対の偏光板が、それぞれの偏光角を所定角度異ならせた状態で配置されている。また、液晶パネル１２０の前面基板１と背面基板１１との、液晶層１２に面する内表面には、上記した電極類やスイッチング素子を覆う絶縁膜が形成されている。絶縁膜の液晶層１２側の表面には液晶分子の配列方向を定める配向膜が形成されている。これら絶縁膜及び配向膜も液晶パネルとして一般的なものに過ぎないので、図示と詳細な説明を省略する。

また、液晶パネル１２０のさらに背面側には、液晶パネル１２０で画像を表示するために必要な照射光を照射する、図示しないバックライトが配置される。本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００のバックライトは、例えば、サイドライト型またはエッジライト型と呼ばれるタイプであり、平板状の導光体と、該導光体の側面に設けられた冷陰極蛍光管または発光ダイオードなどの光源から構成されている。導光体の側面から入射した光源からの照射光が、導光体内部で反射を繰り返して拡散伝搬され、液晶パネル１２０に対向する側の導光体の主面から均一光として照射される。

なお、本発明の液晶表示装置１２０のバックライトとしては、上記したサイドライト型に限られるものではない。液晶パネル１２０の背面に光源を平面的に配置して、光源からの照射光が集光シートや拡散シートなどの光学シートを介して液晶パネル１２０に照射される、直下型と呼ばれるタイプを用いてもよい。また、光源も、冷陰極蛍光管や発光ダイオードに限られない。熱陰極蛍光管やＥＬ発光体など各種のものを用いることができる。

なお、上記液晶パネルのパネル構成の説明では、前面基板１をカラーフィルタ層が形成されるいわゆるＣＦ基板として、また、背面基板１１を画素電極とこれを駆動するためのＴＦＴなどが形成されるアクティブマトリクス基板として、その構成を説明した。しかしながら、このように前面基板１をＣＦ基板とすることは、本実施形態のタッチパネル付き液晶表示装置１００において必須の事項ではない。前面基板１をアクティブマトリクス基板として、背面基板１１をＣＦ基板とすることもできる。また、カラーフィルタ層をアクティブマトリクス基板に形成することもできる。さらに、液晶パネル１２０の構成として、いわゆるアクティブマトリクス方式のものを例示したが、本実施形態の液晶表示装置１００における液晶パネル１２０はこれに限られず、いわゆる単純マトリクス方式の液晶パネルとすることもできる。液晶パネル１２０の駆動方法も、対向する基板間に電圧を印加する、いわゆる垂直配向方式に限られず、基板の平面方向に電圧を印加するＩＰＳ方式など、他の駆動方式も採用することができる。

さらに、液晶パネル１２０自体としても、バックライトからの照射光を画像表示に用いる透過型または半透過型と呼ばれるものに限られない。前面基板１を透過して入射する外光を背面基板１１に形成された反射電極で反射させて画像表示に用いる、反射型の液晶パネルを用いることもできる。反射型の液晶パネルを用いる場合には、バックライトと、背面基板１１のさらに背面側（図３における下側）に配置される、上記で説明した偏光板が不要となる。

図３(ａ)に示すように、液晶パネル１２０において、画像表示を行う一単位である画素が複数形成されている画像表示領域と重複する位置の前面基板１上に、使用者のタッチ位置を検出するタッチ電極２が形成されている。画像表示領域とタッチ位置の検出領域とは、液晶パネル１２０の厚さ方向、すなわち図３（ａ）の図中における上下方向において重複している。

タッチ電極２を形成する金属材料６は、電気的導通を高めるためのアルミ層６ａと、アルミ層６ａによる外光反射を低減するための酸化Ｃｒ膜やＮｉ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉを含んだ合金の酸化膜などの黒色金属膜であるＢＭメタル層６ｂとが積層されて形成されている。そして、タッチ電極２を形成する金属材料６は、液晶パネル１２０の前面基板１の内表面に形成された黒色層７、および、背面基板１１の内表面に形成された電極配線であるソース線１３と液晶パネル１２０の厚さ方向、すなわち、図３(ａ)における上下方向において重なる位置に形成されている。

これら黒色層７とソース線１３とは、いずれも隣り合う画素の境界部分に形成されている。隣り合う画素の境界部分は、液晶パネル１２０の画像表示を行うための透過光を通過させない、開口部分以外の部分である。従って、液晶パネル１２０の厚さ方向において、これらの開口部分以外の部分に重なる位置に形成された金属材料６が、液晶パネル１２０で表示される表示画像の視認性を妨げることはない。

なお、図３(ａ)に示す本実施形態の液晶表示装置１００では、黒色層７と電極配線であるソース線１３とが、液晶パネル１２０の厚さ方向において重なる位置に形成され、これら黒色層７及びソース配線１３とタッチ電極２を構成する金属材料６とが液晶パネル１２０の厚さ方向において重なる位置に形成されているものを示したが、このことは本発明のタッチパネル付き表示装置の必須の要件ではない。例えば、黒色層と電極配線とのいずれか一方しか形成されていない場合や、双方が形成されていても液晶パネルの厚さ方向において位置がずれている場合であれば、黒色層及び電極配線のいずれか一方と液晶パネルの厚さ方向において重なる位置に、金属材料が形成されていればよい。また、黒色層や電極配線以外のものであっても、表示パネルに形成された画素において、画像表示を行うための光を透過させる部分、または、自発光素子の場合の発光部分である、画素の開口部分以外の部分、すなわち、画素における画像表示に寄与しない部分と表示パネルの厚さ方向において重なる位置に、タッチ電極を構成する金属材料が配置されていればよい。

なお、タッチ電極２を構成する金属材料６は酸化しやすいものであるため、図３(ａ)に示すように、前面基板１上には金属材料６を覆うようにして、ＳｉＮやＳｉＯ₂、その他透明樹脂製の保護膜８が形成されている。

引き出し配線３は、図３(ｂ) に示すように、タッチ電極２を形成する金属材料６と同じように、アルミ層３ａとＢＭメタル層３ｂとが積層されて形成されている。上記したように、引き出し配線３は、液晶パネル１２０の画像表示領域以外の周辺領域に形成されている。そのため、引き出し配線３が形成される部分の前面基板１および背面基板１１の内表面には、黒色層７や電極配線であるソース線１３に相当するものが形成されていない。なお、引き出し配線３を覆うように、ＳｉＮやＳｉＯ₂、その他透明樹脂製の保護膜８が形成されている。

図３（ｃ）に示す端子４は、前面基板１上にタッチ電極２を形成する金属材料６や引き出し配線３と同じように、アルミ層４ａとＢＭメタル層４ｂとが積層されて形成されている。このように、タッチ電極２を構成する金属材料６と，引き出し配線３や端子４とを同じ材料で形成することは、本発明において必須の要件ではない。しかしながら、これら金属材料６、引き出し配線３及び端子４を同じ材料とすることで同時に同一の工程で形成することができる。その結果、タッチパネル付き表示装置１００の製造上のコスト低減につなげることができる。

端子４を覆うように、ＳｉＮやＳｉＯ₂、その他の透明樹脂製の保護膜８が形成されている。ただし、保護膜８には、端子４の中央部分と対応する位置において、開口部９が形成されている。これにより、図示しない外部基板との接続を行うための接続電極端子が端子４の表面に接触して、タッチ電極２の電圧の変化を読み取ることができるようになっている。

なお、図３(ａ)、図３(ｂ)、図３(ｃ)に示した各部材の厚さは、一例として、前面基板１の厚さが０．７ｍｍ、アルミ層６ａ、３ａ、４ａが１５０ｎｍ、ＢＭメタル層６ｂ、３ｂ、４ｂが１００ｎｍ、保護膜８がＳｉＮ膜の場合６００ｎｍ、透明樹脂膜であれば３μｍであり、液晶パネル１２０の全体の厚さは、１．４ｍｍ程度である。

次に、本実施形態にかかるタッチパネル付き液晶表示装置の製造方法について、図４〜図６を用いて説明する。なお、これら、図４〜図６では、図３に示した断面構成図と同様に、各図の（ａ）として図１のＡ−Ａ’矢視線部分に相当するタッチ電極２が形成されたタッチ領域、（ｂ）としてＢ−Ｂ’矢視線部分に相当する引き出し配線３、（ｃ）としてＣ−Ｃ’矢視線部分に相当する端子４、のそれぞれの断面構成を示す。

液晶パネル１２０の前面基板１となるガラス基板上に、アルミ層とＢＭメタル層とを順次スパッタ法で成膜する。その上に、レジスト膜を形成し、タッチ電極２の金属材料６、引き出し配線３、端子４がそれぞれ形成される位置に、レジスト膜を残存させてレジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクとして、酸系の混酸液でＢＭメタル層をエッチングし、続いて燐酸、酢酸、硝酸の混酸液でアルミ層をエッチングする。その後、レジスト剥離液で表面のレジストパターンを剥離除去する。この状態を図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。

次に、ＣＶＤ法を用いて、前面基板１の表面に保護膜８となるＳｉＮ膜を形成する。端子４の部分では、フォトリソグラフィ法によって開口部９を形成してＢＭメタル層４ｂを露出させる。具体的には、レジストパターンを形成し、このレジストパターンを用いてフッ素ガスによるドライエッチング（ＲＩＥ）で、開口部９を形成しＢＭメタル層４ｂを露出させる。ここまでで、前面基板１上にタッチパネル部１１０を形成する工程が完了する。この状態を図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す。

その後、液晶パネル１２０の製造工程として、前面基板１の画像表示領域に相当する部分の内側表面に、図示しない対向電極、カラーフィルタ層、黒色層７などを形成する。ここで、画像表示領域となる部分においては、前面基板１の外表面に形成されたタッチ電極２を構成する金属材料６と、前面基板１の内表面に形成される黒色層７との位置あわせを正確に行うことが重要である。この状態を図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示す。

次に、通常の液晶パネルの製造工程によって、背面基板１１を製造し、シールされた前面基板１と背面基板１１との間に液晶層１２を保持した状態とする。

液晶パネル１２０の製造方法としては、先ず、上記のようにして前面基板１を製造すると共に、従来から公知の製造方法によって背面基板１１を製造する。その後、前面基板１と背面基板１１との画像表示領域に、液晶分子を配向させる配向膜であるポリイミドを形成する配向膜形成工程を実施する。配向膜を形成したら、液晶分子を一定方向に配列させるために配向膜に一定方向の溝を形成する配向処理工程を実施する。配向処理をしたら、前面基板１上にスペーサを散布するスペーサ散布工程を実施する。スペーサを散布したら、ディスペンサを用いて背面基板１１にシール材を直接描画するシール形成工程を実施する。シール形成工程を実施したら、シール材で囲まれた領域内に液晶を定量滴下した後、真空中で前面基板１と背面基板１１を位置決めして貼り合わせる液晶注入工程を実施する。その後、ＵＶ照射によって、シール材を硬化する。さらに、必要に応じて、貼り合わせた前面基板１もしくは背面基板１１をフッ酸などの薬液を用い薄板加工するという工程を実施することができる。

最後に、複数個の表示装置が並んだ状態で同時に形成されたガラス基板を分断して、前面基板１と背面基板１１に偏光板を貼り付けることにより、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に各部の断面構成を図示した本実施形態の液晶表示装置１００が完成する。

なお、上記本実施形態の液晶表示装置１００の製造方法においては、まずタッチパネル部１１０を形成してから、液晶パネル１２０を形成した。しかしながら、これとは逆の順序で、まず液晶パネル１２０を形成してからタッチパネル部１１０を形成してもかまわない。すなわち、通常の液晶パネル製造工程で液晶パネル１２０を製造してから、液晶パネル１２０の前面基板１の画像表示領域における開口部分以外の部分に正確に重なる位置の外側の表面に、上記説明したパターンニング方法を用いてタッチ電極２を構成する金属材料６を形成することができる。

次に、本実施形態のタッチパネル付きの液晶表示装置の応用例について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施形態の応用例である液晶表示装置２００の構造を示す断面構成図である。図７に示す応用例の液晶表示装置２００では、図３に示す上記説明してきた本実施形態の液晶表示装置１００と比較して、前面基板１上に形成される各種の配線層、すなわち、タッチ電極２を構成する金属材料６、引き出し配線３、端子４が、アルミ層６ａ、３ａ、４ａと、ＭｏＮｂ層６ｃ、３ｃ、４ｃとの積層構造となっている点が異なる。さらに、上層のＭｏＮｂ層６ｃ、３ｃ、４ｃが、下層のアルミ層６ａ、３ａ、４ａを覆うように構成されている点が異なる。

このように、アルミ層６ａ、３ａ、４ａをその側面も含めて、ＭｏＮｂ層６ｃ、３ｃ、４ｃで覆うように形成することで、アルミ層６ａ、３ａ、４ａが保護膜８を構成する透明導電膜材料と直接接触することで生じやすくなるガルバニック腐食を防止することができる。アルミ層６ａ、３ａ、４ａと透明導電層（保護膜８）との間に、ガルバニック腐食が生じると腐食部分が着色し、使用者にタッチ電極２や接続電極（引き出し配線３、端子４、接続配線５）などの金属材料パターンが視認され易くなってしまう事態が生じうる。しかしながら、本応用例のように、アルミ層６ａ、３ａ、４ａと透明導電層（保護膜８）との間にＭｏＮｂ層６ｃ、３ｃ、４ｃを形成することで、ガルバニック腐食の発生を効果的に防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明のタッチパネル付き表示装置の第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図８は、本発明のタッチパネル付き表示装置の第２の実施形態にかかる、タッチパネル付きの液晶表示装置３００のタッチパネル部３１０におけるタッチ電極２２の形成パターンを示す平面図である。

本実施形態の液晶表示装置３００のタッチパネル部３１０のタッチ電極２２の形成パターンは、図１を用いて説明した、第１の実施形態の液晶表示装置１００のタッチ電極２のパターンと比較して、隣り合うタッチ電極２２の間に、タッチ電極２２とは電気的に導通していない、フローティング電極３０が形成されている点が異なる。

上記したように、投影型静電容量方式のタッチパネルでは、タッチ電極２２を所定の間隔を隔てて配置する必要がある。ここで、タッチ電極２の形成部分では、前面基板１の表面に、金属材料による井桁状のパターンが形成されている。これに対し、隣り合うタッチ電極２２の間では前面基板１の表面に何も形成されていないこととなる。このように、前面基板１の表面状態が異なると、タッチパネル付き表示装置１００の使用者に、タッチ電極２の配置パターンを視認されてしまい、表示画像の画像品位を低下させてしまうこととなる。また、タッチ電極２が形成されていない部分には、浮遊電荷が溜まりやすくなる。従って、使用者がタッチ電極２をタッチする際にこの浮遊電荷が影響して、タッチ位置検出信号のノイズとなってしまうことがある。

この第２の実施形態の液晶表示装置３００として示したように、隣り合うタッチ電極２２の間に、タッチ電極２２と電気的に導通状態にないフローティング電極３０を形成することで、上記した、タッチ電極２２のパターンを使用者に視認されやすくなる問題と、浮遊電荷がタッチ信号のノイズとなってしまう問題とを解決することができる。

なお、フローティング電極３０は、上記の目的で形成されるものである。そのため、隣り合うタッチ電極２２の間に配置されていればその形状に制約はない。図８に示すように、本実施形態の液晶表示装置３００のタッチパネル部３１０に形成されたフローティング電極３０は、長方形状のタッチ電極２２の長辺同士の間に配置される細長い長方形状のものや、タッチ電極２２の短辺同士の間に配置される縦横比の小さな長方形状のものなど、タッチ電極２２同士の間、および、タッチ電極２２同士を接続する接続配線２５とタッチ電極２２との間に、タッチ電極２２とフローティング電極３０との間隔が所定の値、例えば１００μｍ以下となるように、適宜配置されればよい。

フローティング電極３０は、図９にその拡大平面図、図１０に断面構成図を示すように、タッチ電極２２と同様に、表示パネルである液晶パネル３２０の厚さ方向において、画素における開口部分以外の部分である黒色層２７に重なる位置に配置された金属材料３１で形成されている。金属材料３１は、第一の実施形態と同様に、アルミ層３１ａとＢＭメタル層３１ｂとが積層されて形成されている。

なお、図１０において、図１０(ａ)は、タッチ電極２２が形成されている部分の構成を示し、図８のＥ−Ｅ’矢視線の部分の断面構成を示している。図１０(ｂ)は、引き出し配線２３の構成を示し、図８のＦ−Ｆ’矢視線の部分の断面構成を示している。図１０(ｃ)は、端子２４の構成を示し、図８のＧ−Ｇ’矢視線の部分の断面構成を示している。

図９、および、図１０（ａ）に示すように、フローティング電極３０は、液晶パネル３２０の前面基板２１の内側において画素ごとに設けられたカラー領域（図示せず）の間に形成された黒色層２７、および、背面基板４１の内側表面に形成された配線電極であるソース線４３と、液晶パネル３２０の厚さ方向に重なる位置に形成されている。なお、タッチパネル部３１０の引き出し配線２３や端子２４，金属材料２６の構成、タッチパネル付き液晶表示装置３００の製造方法については、上記した第１の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。即ち、引き出し線２３や端子２４、金属材料２６は、アルミ層２３ａ、２４ａ、２６ａとＢＭメタル層２３ｂ、２４ｂ、２６ｂとが積層されて形成されている。

本実施形態の液晶表示装置３００では、フローティング電極３０とタッチ電極２２とを同じ構成とすることで、タッチ電極２２を構成する金属材料２６を形成すると同時に、フローティング電極３０を形成する金属材料３１を形成することができる。

上記のように、この第２の実施形態のように、タッチパネル部３１０のタッチ電極２２同士の間に、タッチ電極２２と同様に、画素における開口部分以外の部分に重なる位置に配置された金属材料３１により構成されるフローティング電極３０を設けることで、本発明の、簡単な構成でタッチ位置検出精度が向上できるタッチパネルにおいて、タッチ電極パターンが使用者に視認される問題や、浮遊電荷によるタッチ信号の精度が低下する問題を解決することができるという、更なる効果を得ることができる。

次に、本実施形態の液晶表示装置の応用例の構成について、図１１を用いて説明する。

図１１は、本実施形態の応用例にかかるタッチパネル付きの液晶表示装置４００の断面構成を示す図である。図１１に示す、応用例の液晶表示装置４００では、図１０に示す本実施形態の基本構成の液晶表示装置３００と比較して、タッチ電極２２、フローティング電極３０、引き出し配線２３、端子２４を構成する配線層が、第１層としてアルミ膜２６ａ、３１ａ、２３ａ、２４ａ、第２層としてＭｏＮｂ層２６ｃ、３１ｃ、２３ｃ、２４ｃ、第３層がＩＴＯ層２６ｄ、３１ｄ、２３ｄ、２４ｄの三層構造となっている点が異なっている。

このように、配線層をアルミ膜、ＭｏＮｂ層、ＩＴＯ層の三層構造とすることで、配線層の最も表面に位置する層を、酸化されにくいＩＴＯ層とすることができる。また、ＩＴＯ層とアルミ膜との間にＭｏＮｂ層を介することで、上記したガルバニック腐食の発生も防止することができる。

アルミ層、ＭｏＮｂ層、ＩＴＯ層の三層構造の配線層は、タッチパネル部を製造する際に、まず、アルミ膜、ＭｏＮｂ層、ＩＴＯ層を順次スパッタ法で積層形成し、レジストパターンを形成した後、そのレジストパターンを用いて、まず、シュウ酸液にてＩＴＯをエッチングし、続いて燐酸、酢酸、硝酸の混酸液によって、ＭｏＮｂ層とアルミ膜とを同時にエッチングすることで容易に形成することができる。

なお、配線層を三層の構造とすることについて、第２の実施形態の応用例として説明したが、これを第１の実施形態で説明した、フローティング電極を用いないタッチパネル付きの液晶表示装置１００にも適用することができることは言うまでもない。このような三層構造の配線層を用いることで、経時的な変化に強い、安定した導通状態が確保されたタッチパネル部を備えたタッチパネル付き表示装置を得ることができる。

本発明は、タッチ電極に金属材料を用いることで、タッチ位置の検出精度が向上したタッチパネル付き表示装置として、幅広い用途に産業上利用可能である。

Claims (8)

1. 前面基板と背面基板とを有し、複数の画素により構成された画像表示領域を有する表示パネルと、
   前記前面基板の外側表面に形成されたタッチ電極を有するタッチパネル部とを備え、
   前記タッチ電極は、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された前記画素における開口部分以外の部分に、前記表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されていることを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
2. カラー画像表示のために前記画素ごとに設けられたカラー領域とこれらカラー領域の間に形成された黒色領域とを有するカラーフィルタ層を更に備え、
   前記画素における開口部分以外の部分が前記黒色領域である請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
3. 前記画素における開口部分以外の部分が、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された電極配線である請求項１または２に記載のタッチパネル付き表示装置。
4. 前記タッチ電極が、縦方向および横方向に伸延する井桁状に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
5. 前記タッチ電極が、前記タッチ電極と前記前面基板上に形成された端子とを接続する引き出し配線と同じ材料で形成された請求項１から４のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
6. 前記タッチ電極を形成する前記金属材料に、透明導電膜層が積層された請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
7. 隣り合う複数の前記タッチ電極の間に、前記タッチ電極とは電気的に導通していないフローティング電極を有し、前記フローティング電極が、前記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に形成された前記画素における開口部分以外の部分に、前記表示パネルの厚さ方向において重なる位置に配置された金属材料により形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。
8. 前記表示パネルが液晶パネルである請求項１から７のいずれか１項に記載のタッチパネル付き表示装置。

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