JP5930150B2 - 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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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および第一誘電体層104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側面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、対抗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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、第二電極層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、上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下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)上記第一電極部が、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)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、上記カラーフィルタが上記二枚の基材間の内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として兼用されており、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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、第二電極層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、上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下であることを特徴とする液晶表示装置、
(4)タッチパネルセンサ用基材と、上記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を備え、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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、第二電極層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、
上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下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を介して設けら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基材3(以下、単に「基材3」ともいう)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以上である複数の第一電極部4が配列される第一電極層5を備え、次いで、第一電極層5を覆って、第一誘電体層6を備える。尚、カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1では、第一電極層5の形成前、あるいは、形成時、あるいは、形成後に、複数の第一電極部4が配列される第一電極層5の信号を効率よく伝搬するために外部回路と接続する配線部10及び端子部(図示せず)を設けることが一般的であり、本発明も必要に応じて、配線部及び端子部を設けてよい。図1には、第一電極層5の形成前に、所定の位置に配線部10を形成し、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。
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2に示す細状電極部7b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。
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。また、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、異種の材料を用いて形成してもよい。
本発明において、実質的に第一電極部の全てが透明導電膜で形成される場合、あるいは第一電極部の一部が透明導電膜で形成される場合など、第一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、第一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。
本発明において、複数の第一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、特に第一電極層の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第一電極層および第一電極層を覆う誘電体層を形成し、その後、あるいはこれと同工程で基材の他方の面に第二電極層、あるいはさらに第二電極層を覆う誘電体層を形成する。そして、第一電極層を覆う誘電体層を下面としてカラーフィルタを形成する工程順を選択することにより製造工程上のカラーフィルタ側面の物理的損傷が防止される。このとき、搬送用ローラーコンベヤと第一電極層を覆う誘電体層との間、あるいはステージと第一電極層を覆う誘電体層との間で接触帯電が生じることに起因して、第一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。
以上の観点からは、第一電極部の許容電流は、0.05A以上であれば特に上限は限定されない。したがって第一電極部の許容電流は、0.05A以上の範囲において、該電極部を含むタッチパネルセンサの設計上、実質的な範囲において、適宜決定してよい。
カラーフィルタ付タッチパネルセンサ1において、第一電極層5および第二電極層8の表面には、それぞれ誘電体層6、誘電体層9が設けられている。本発明において、第一電極層を覆う誘電体層(図1では誘電体層6)は、上述する物理的損傷の課題を解決するために、必須の構成として設けられる。一方、第二電極層を覆う誘電体層は、任意の構成であるが、第二電極層と他の層との絶縁性を確保するためには設けられることが望ましく、また保護層を兼ねてもよい。これら誘電体層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。例えば誘電体層を構成する材料としては、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ことができるが、これに限定されない。また、誘電体層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。
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用いて形成される。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(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(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5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、第一電極層を覆って誘電体層が設けられている上、第一電極層を構成する第一電極部の許容電流が0.05A以上であるため、先に基材の一方の面に第一電極層およびこれを覆う誘電体層を形成し、これを下面として、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。
(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のパターンは、図2に示すひし型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6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第一配線部として、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、非表示領域に第一配線部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第一配線部を形成した。上記配線部は、形成が予定される第一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(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、第一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、ひし型電極部および、x方向に隣り合うひし型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。上記ひし型電極部の寸法は、図6に示す電極層の拡大図において、ひし型電極部の両端矢印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、第一電極層を構成す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、第一電極層を覆う第一誘電体層を形成した。
(第二電極層の形成)
次に、上記基材の、第一電極層が設けられた面とは反対側の面に、第二配線部および第二電極層を形成した。第二配線部は、形成が予定される第ニ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(線幅50μm)とから構成し、後工程において形成が予定される、複数の第ニ電極部に電気的に接続可能なようにパターニングしたこと以外は、第一配線部と同様に製版した。
次いで第二電極層は、第一電極層における電極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、X方向に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、複数の第二電極部を、先に形成した第二配線部と電気的に接続させた。
次に、第二電極層を覆う第二誘電体層を形成した。第二誘電体層は、第一誘電体層と同じく、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。上述のとおり基材の一方の面に第一電極層および他方の面に第二電極層を形成し、これによってタッチパネル感知部を設け、また第一電極層および第二電極層はそれぞれ誘電体層で被覆した。次いで、第一誘電体層面を下面として搬送用ローラーコンベヤ上に設置した。
上記基材の、第二誘電体層面上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、第二誘電体層面上に直接に、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、基材の一方の面に第一電極層および誘電体層を備え、他方の面に第二電極層、カラーフィルタ、柱状スペーサ部等を備える実施例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の抵抗値、第一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、第一電極層を構成する第一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6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115を決定し、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、第一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、第一電極部に接触させた。
そして、徐々に電流を増加させ、電気的破壊が生じて、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、他方の面が第一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、第一電極層における電極部の一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。
第一電極部における細状電極部uの寸法を30μmに変更し、且つ、第一電極層のITOのシート抵抗を80Ω/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。
第一電極部における細状電極部uの寸法を25μmに変更し、第一電極層のITOのシート抵抗を60Ω/cm2に変更し、且つ、第一電極層の膜厚を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1とした。
第一電極部における細状電極部uの寸法を30μmに変更し、第一電極層のITOのシート抵抗を125Ω/cm2に変更し、且つ、第一電極層の膜厚を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、これを比較例1とした。
2 液晶表示装置
3 基材
4 第一電極部
4a ひし型電極部
4b 細状電極部
5 第一電極層
6 第一誘電体層
7 第ニ電極部
7a ひし型電極部
7b 細状電極部
8 第二電極層
9 第二誘電体層
10 配線部
11 配配線
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
30 柱状スペーサ部
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き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 第一誘電体層
105 第二電極部
106 第二電極層
107 第二誘電体層
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ヤ
112 誘電体層(保護層)
113 透明導電膜
114 柱状スペーサ部
115 コンタクト位置
Claims (4)
- 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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、
第二電極層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、
上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下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。 - 上記第一電極部が、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。
- 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、上記カラーフィルタが上記二枚の基材間の内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として兼用されており、
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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、第二電極層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、
上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下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を備え、
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、配列された複数の第一電極部よりなる第一電極層が設けられており、上記第一電極層を覆って誘電体層が設けられ、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、配列された複数の第二電極部よりなる第二電極層が設けられ、上記タッチパネルセンサ用基材と上記第一電極層と上記第二電極層とによりタッチパネル感知部が構成され、且つ、第二電極層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、
上記第一電極部の許容電流が0.05A以上であり、
上記第一電極部のうち許容電流の測定に選択された部分は、厚みが25nm以上50nm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズが25μm以上40μm以下であり、電流の流れる方向に対する幅方向のサイズと厚みとの積が0.75μm2以上1.25μm2以下であることを特徴とする座標検出装置。
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