以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
さらに、実施の形態で用いる図面においては、構造物を区別するために付したハッチング(網掛け)を図面に応じて省略する場合もある。
また、以下の実施の形態において、A〜Bとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、A以上B以下を示すものとする。
(実施の形態1)
初めに、実施の形態1として、入力装置としてのタッチパネルを備えた表示装置を、オンセル構造を有するタッチ検出機能付き液晶表示装置に適用した例について説明する。なお、本願明細書では、入力装置とは、少なくとも電極に対して近接または接触する物体の容量に応じて変化する静電容量を検出する入力装置である。ここで、静電容量を検出する方式としては、2つの電極の間の静電容量を検出する相互容量方式のみならず、1つの電極の静電容量を検出する自己容量方式も含まれる。また、オンセル構造を有するタッチ検出機能付き液晶表示装置とは、タッチ検出用の駆動電極および検出電極のいずれも画素による画像表示には関わらない、という特徴を持つタッチ検出機能付き液晶表示装置を意味する。
<全体構成>
初めに、図1を参照し、実施の形態1の表示装置の全体構成について説明する。図1は、実施の形態1の表示装置の一構成例を示すブロック図である。
表示装置1は、タッチ検出機能付き表示デバイス10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出部40とを備えている。
タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示デバイス20と、タッチ検出デバイス30とを有する。表示デバイス20は、本実施の形態1では、表示素子として液晶表示素子を用いた表示デバイスとする。したがって、以下では、表示デバイス20を、液晶表示デバイス20と称する場合がある。タッチ検出デバイス30は、静電容量方式のタッチ検出デバイス、すなわち静電容量型のタッチ検出デバイスである。そのため、表示装置1は、タッチ検出機能を有する入力装置を備えた表示装置である。また、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、液晶表示デバイス20と、タッチ検出デバイス30とを一体化した表示デバイスである。
なお、表示デバイス20は、液晶表示素子を用いた表示デバイスに代え、例えば、有機EL(Electroluminescence)表示デバイスであってもよい。
表示デバイス20は、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、表示領域において、1水平ラインずつ順次走査を行うことにより表示を行う。タッチ検出デバイス30は、後述するように、静電容量型タッチ検出の原理に基づいて動作し、検出信号Vdetを出力する。
制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14およびタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。
ゲートドライバ12は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス10の表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する機能を有する。
ソースドライバ13は、制御部11から供給される画像信号Vsigの制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス10に含まれた副画素SPix(後述する図7参照)に、画素信号Vpixを供給する回路である。
駆動電極ドライバ14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、液晶表示デバイス20に含まれた駆動電極COML(後述する図6参照)に、駆動信号Vcomとしての駆動信号Vcom1を供給し、タッチ検出デバイス30に含まれた駆動電極DRV(後述する図5参照)に、駆動信号Vcomとしての駆動信号Vcom2を供給する回路である。
タッチ検出部40は、制御部11から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示デバイス10のタッチ検出デバイス30から供給された検出信号Vdetに基づいて、タッチ検出デバイス30に対する指やタッチペンなどの入力具のタッチ、すなわち後述する接触または近接の状態、の有無を検出する回路である。そして、タッチ検出部40は、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標、すなわち入力位置などを求める回路である。タッチ検出部40は、タッチ検出信号増幅部42と、A/D(Analog/Digital)変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、検出タイミング制御部46とを備えている。
タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出デバイス30から供給される検出信号Vdetを増幅する。タッチ検出信号増幅部42は、検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分、すなわちノイズ成分を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。
<静電容量型タッチ検出の原理>
次に、図1〜図4を参照し、本実施の形態1の表示装置1におけるタッチ検出の原理について説明する。図2は、タッチ検出デバイスに指が接触または近接した状態を表す説明図である。図3は、タッチ検出デバイスに指が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、駆動信号および検出信号の波形の一例を示す図である。
図2に示すように、静電容量型タッチ検出においては、タッチパネルあるいはタッチセンサと呼ばれる入力装置は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された駆動電極E1および検出電極E2を有する。これらの駆動電極E1および検出電極E2により容量素子C1が形成されている。図3に示すように、容量素子C1の一端は、駆動信号源である交流信号源Sに接続され、容量素子C1の他端は、タッチ検出部である電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば図1に示すタッチ検出信号増幅部42に含まれる積分回路からなる。
交流信号源Sから容量素子C1の一端、すなわち駆動電極E1に、例えば数kHz〜数百kHz程度の周波数を有する交流矩形波Sgが印加されると、容量素子C1の他端、すなわち検出電極E2側に接続された電圧検出器DETを介して、出力波形である検出信号Vdetが発生する。なお、この交流矩形波Sgは、例えば図4に示す駆動信号Vcomに相当するものである。
指が接触および近接していない状態、すなわち非接触状態では、図3に示すように、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流I1が流れる。電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流I1の変動を、電圧の変動に変換する。この電圧の変動は、図4において、実線の波形V0で示されている。
一方、指が接触または近接した状態、すなわち接触状態では、指によって形成される静電容量C2の影響を受け、駆動電極E1および検出電極E2により形成される容量素子C1の容量値が小さくなる。そのため、図3に示す容量素子C1に流れる電流I1が変動する。電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流I1の変動を電圧の変動に変換する。この電圧の変動は、図4において、破線の波形V1で示されている。この場合、波形V1は、上述した波形V0と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形V0と波形V1との電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形V0と波形V1との電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることが好ましい。
図1に示す例では、タッチ検出デバイス30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcomとしての駆動信号Vcom2に従って、1つまたは複数の駆動電極DRV(後述する図5または図6参照)に対応した1つの検出ブロックごとにタッチ検出を行う。すなわち、タッチ検出デバイス30は、1つまたは複数の駆動電極DRVの各々に対応した1つの検出ブロックごとに、図3に示す電圧検出器DETを介して、検出信号Vdetを出力し、出力した検出信号Vdetを、タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42に供給する。
A/D変換部43は、駆動信号Vcomに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。
信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に含まれる、駆動信号Vcom2をサンプリングした周波数以外の周波数成分、すなわちノイズ成分を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部44は、指による差分の電圧のみを取り出す処理を行う。この指による差分の電圧は、上述した波形V0と波形V1との差分の絶対値|ΔV|である。信号処理部44は、1つの検出ブロック当たりの絶対値|ΔV|を平均化する演算を行い、絶対値|ΔV|の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部44は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部44は、検出した指による差分の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧以上であれば、外部から近接する外部近接物体の接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出部40によるタッチ検出が行われる。
座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチが検出されたときに、タッチが検出された位置の座標、すなわちタッチパネルにおける入力位置を求める論理回路である。検出タイミング制御部46は、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45とが同期して動作するように制御する。座標抽出部45は、タッチパネル座標を信号出力Voutとして出力する。
<モジュール>
図5は、実施の形態1の表示装置を実装したモジュールの一例を示す平面図である。
図5に示すように、本実施の形態1におけるタッチ検出機能付き表示デバイス10は、基板21と、基板31と、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLと、を有する。基板21は、主面としての上面21aを有し、基板31は、一方の主面としての下面31a(後述する図6参照)と、下面と反対側の他方の主面としての上面31bと、を有する。ここで、基板31の上面31b内で、互いに交差、好適には直交する2つの方向を、X軸方向およびY軸方向とする。このとき、複数の駆動電極DRVは、平面視において、X軸方向にそれぞれ延在し、かつ、Y軸方向に配列されている。また、複数の検出電極TDLは、平面視において、Y軸方向にそれぞれ延在し、かつ、X軸方向に配列されている。
なお、本願明細書では、平面視において、とは、基板31の主面としての上面31bに垂直な方向から視た場合を意味する。
図5に示す例では、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、平面視において、X軸方向にそれぞれ延在し、かつ、互いに平行な2つの辺と、Y軸方向にそれぞれ延在し、かつ、互いに平行な2つの辺とを備え、矩形形状を有する。Y軸方向におけるタッチ検出機能付き表示デバイス10の一方の側には、電極端子ET1およびET2が設けられている。
電極端子ET1と駆動電極DRVとの間は、それぞれ引き回し配線WRDにより電気的に接続されている。電極端子ET1は、配線基板(図示は省略)と電気的に接続されており、図示しない配線基板は、このモジュールの外部に実装された駆動電極ドライバ14(図1参照)と接続されている。図示は省略するが、電極端子ET1は、例えば異方性導電フィルムを介して、例えばフレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuits;FPC)からなる配線基板に形成された電極端子と、電気的に接続されている。したがって、駆動電極DRVは、引き回し配線WRD、電極端子ET1および配線基板(図示は省略)を介して、駆動電極ドライバ14と接続されている。
電極端子ET2と検出電極TDLとの間は、それぞれ引き回し配線WRTにより電気的に接続されている。電極端子ET2は、配線基板(図示は省略)と電気的に接続されており、図示しない配線基板は、このモジュールの外部に実装されたタッチ検出部40(図1参照)と接続されている。図示は省略するが、電極端子ET2は、例えば異方性導電フィルムを介して、例えばFPCからなる配線基板に形成された電極端子と、電気的に接続されている。したがって、検出電極TDLは、引き回し配線WRT、電極端子ET2および配線基板(図示は省略)を介して、タッチ検出部40と接続されている。
タッチ検出機能付き表示デバイス10は、COG19を有する。COG19は、基板21に実装されたチップであり、図1に示した制御部11、ゲートドライバ12、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。また、COG19は、駆動電極ドライバ14を内蔵してもよい。
基板21および基板31として、例えばガラス基板、または、例えば樹脂からなるフィルムなど、各種の、可視光に対して透明な基板を用いることができる。なお、本願明細書では、可視光に対して透明、とは、可視光に対する透過率が例えば80%以上であることを意味し、可視光に対する透過率とは、例えば380〜780nmの波長を有する光に対する透過率の平均値を意味する。また、透過率とは、タッチ検出機能付き表示デバイス10(後述する図6参照)の裏面に照射された光のうち、表示領域Adにおいて、タッチ検出機能付き表示デバイス10の裏面と反対側の表面まで透過した光の割合を意味する。
<タッチ検出機能付き表示デバイス>
次に、図5〜図8を参照し、タッチ検出機能付き表示デバイス10の構成例を詳細に説明する。図6は、実施の形態1の表示装置のタッチ検出機能付き表示デバイスを示す断面図である。図7は、実施の形態1の表示装置のタッチ検出機能付き表示デバイスを示す回路図である。図8は、実施の形態1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極の一構成例を示す斜視図である。図6は、図5のA−A線に沿った断面図である。
タッチ検出機能付き表示デバイス10は、アレイ基板2と、対向基板3と、偏光板4と、偏光板5と、液晶層6と、封止部7と、を有する。対向基板3は、アレイ基板2の主面としての上面と、対向基板3の主面としての下面とが対向するように、アレイ基板2と対向配置されている。偏光板4は、アレイ基板2を挟んで対向基板3と反対側に、設けられている。偏光板5は、対向基板3を挟んでアレイ基板2と反対側に、設けられている。液晶層6は、アレイ基板2と対向基板3との間に設けられている。すなわち、液晶層6は、基板21の上面21aと基板31の下面31aとの間に挟まれている。アレイ基板2の外周部と対向基板3の外周部との間には、封止部7が設けられており、アレイ基板2と対向基板3との間の空間は、その空間の外周部を封止部7により封止されている。そして、外周部が封止部7により封止された空間には、液晶層6が封入されている。
アレイ基板2は、基板21を有する。また、対向基板3は、基板31を有する。基板31は、一方の主面としての下面31aと、下面31aと反対側の他方の主面としての上面31bと、を有し、基板21の主面としての上面21aと、基板31の主面としての下面31aとが対向するように、基板21と対向配置されている。基板31は、基板31の上面31bの領域として、表示領域Adおよび周辺領域Asを有する。周辺領域Asは、表示領域Adよりも基板31の外周側に位置する領域である。
図7に示すように、表示領域Adで、基板21には、複数の走査線GCL、複数の信号線SGL、および、複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)であるTFT素子Trが形成されている。なお、図6では、走査線GCL、信号線SGLおよびTFT素子Trの図示は、省略する。また、走査線は、ゲート配線を意味し、信号線は、ソース配線を意味する。
図7に示すように、複数の走査線GCLは、表示領域Adで、X軸方向にそれぞれ延在し、かつ、Y軸方向に配列されている。複数の信号線SGLは、表示領域Adで、Y軸方向にそれぞれ延在し、かつ、X軸方向に配列されている。したがって、複数の信号線SGLの各々は、平面視において、複数の走査線GCLと交差する。このように、平面視において、互いに交差する複数の走査線GCLと複数の信号線SGLとの交点に、副画素SPixが配置され、複数の異なる色の副画素SPixにより1つの画素Pixが形成される。すなわち、複数の副画素SPixは、基板21の上面21aに設けられ、平面視において、表示領域Ad内に配置されており、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列されている。
平面視において、複数の走査線GCLの各々と複数の信号線SGLの各々とが交差する交差部には、TFT素子Trが形成されている。したがって、表示領域Adで、基板21上には、複数のTFT素子Trが形成されており、これらの複数のTFT素子Trは、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列されている。すなわち、複数の副画素SPixの各々には、TFT素子Trが設けられている。また、複数の副画素SPixの各々には、TFT素子Trに加え、液晶素子LCが設けられている。
TFT素子Trは、例えばnチャネル型のMOS(Metal Oxide Semiconductor)としての薄膜トランジスタからなる。TFT素子Trのゲート電極は、走査線GCLに接続されている。TFT素子Trのソース電極またはドレイン電極の一方は、信号線SGLに接続されている。TFT素子Trのソース電極またはドレイン電極の他方は、液晶素子LCの一端に接続されている。液晶素子LCは、例えば、一端がTFT素子Trのソース電極またはドレイン電極に接続され、他端が駆動電極COMLに接続されている。
図6に示すように、アレイ基板2は、基板21と、複数の駆動電極COMLと、絶縁膜24と、複数の画素電極22と、を有する。複数の駆動電極COMLは、平面視において、表示領域Adの内部で、基板21の一方の主面としての上面21aに設けられている。複数の駆動電極COMLの各々の表面を含めて基板21の上面21a上には、絶縁膜24が形成されている。表示領域Adで、絶縁膜24上には、複数の画素電極22が形成されている。したがって、絶縁膜24は、駆動電極COMLと画素電極22とを、電気的に絶縁する。
図7に示すように、複数の画素電極22は、平面視において、表示領域Adの内部で、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列された複数の副画素SPixの各々の内部にそれぞれ形成されている。したがって、複数の画素電極22は、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列されている。
図6に示す例では、複数の駆動電極COMLの各々は、基板21と画素電極22との間に形成されている。また、図7で模式的に示すように、複数の駆動電極COMLの各々は、平面視において、複数の画素電極22と重なるように設けられている。そして、複数の画素電極22の各々と複数の駆動電極COMLの各々との間に電圧が印加され、複数の画素電極22の各々と複数の駆動電極COMLの各々との間、すなわち複数の副画素SPixの各々に設けられた液晶素子LCに、電界が形成されることにより、表示領域Adに画像が表示される。この際に駆動電極COMLと画素電極22との間には容量Capが形成され、容量Capは保持容量として機能する。
液晶素子LCと、複数の画素電極22と、駆動電極COMLと、複数の走査線GCLと、複数の信号線SGLとにより、液晶表示デバイス20が形成されている。液晶表示デバイス20は、複数の画素電極22の各々と複数の駆動電極COMLの各々との間に印加される電圧を制御することにより、表示領域Adにおける画像の表示を制御する。液晶表示デバイス20は、基板21と基板31との間に設けられている。
なお、複数の駆動電極COMLの各々は、画素電極22を挟んで基板21と反対側に形成されていてもよい。また、図6に示す例では、駆動電極COMLと画素電極22との配置が、駆動電極COMLと画素電極22とが平面視で重なる、横電界モードとしてのFFS(Fringe Field Switching)モードにおける配置となっている。しかし、駆動電極COMLと画素電極22との配置は、駆動電極COMLと画素電極22とが平面視で重ならない、横電界モードとしてのIPS(In Plane Switching)モードにおける配置でもよい。あるいは、駆動電極COMLと画素電極22との配置は、縦電界モードとしてのTN(Twisted Nematic)モードまたはVA(Vertical Alignment)モード等における配置でもよい。
液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、前述のFFSモード、または、IPSモード等の横電界モードに対応した液晶層が用いられる。すなわち、液晶表示デバイス20として、FFSモードまたはIPSモード等の横電界モードによる液晶表示デバイスが用いられる。あるいは、前述したように、TNモードまたはVAモード等の縦電界モードによる液晶表示デバイスが用いられてもよい。なお、図6に示す液晶層6とアレイ基板2との間、および、液晶層6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が設けられていてもよい。
図7に示すように、X軸方向に配列された複数の副画素SPix、すなわち液晶表示デバイス20の同一の行に属する複数の副画素SPixは、走査線GCLにより互いに接続されている。走査線GCLは、ゲートドライバ12(図1参照)と接続され、ゲートドライバ12により走査信号Vscan(図1参照)が供給される。また、Y軸方向に配列された複数の副画素SPix、すなわち液晶表示デバイス20の同一の列に属する複数の副画素SPixは、信号線SGLにより互いに接続されている。信号線SGLは、ソースドライバ13(図1参照)と接続され、ソースドライバ13により画素信号Vpix(図1参照)が供給される。さらに、X軸方向に配列された複数の副画素SPix、すなわち液晶表示デバイス20の同一の行に属する複数の副画素SPixは、駆動電極COMLにより互いに接続されている。
駆動電極COMLは、駆動電極ドライバ14(図1参照)と接続され、駆動電極ドライバ14により駆動信号Vcomとしての駆動信号Vcom1(図1参照)が供給される。つまり、図7に示す例では、同一の行に属する複数の副画素SPixが1つの駆動電極COMLを共有するようになっている。複数の駆動電極COMLは、表示領域Adで、X軸方向にそれぞれ延在し、かつ、Y軸方向に配列されている。前述したように、複数の走査線GCLは、表示領域Adで、X軸方向にそれぞれ延在し、かつ、Y軸方向に配列されているため、複数の駆動電極COMLの各々が延在する方向は、複数の走査線GCLの各々が延在する方向と平行である。ただし、複数の駆動電極COMLの各々が延在する方向は限定されず、例えば、複数の駆動電極COMLの各々が延在する方向は、複数の信号線SGLの各々が延在する方向と平行な方向であってもよい。
図1に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図7に示す走査線GCLを介して、各副画素SPixのTFT素子Trのゲート電極に印加することにより、液晶表示デバイス20においてマトリクス状に形成された副画素SPixのうちの1行、すなわち1水平ラインを表示駆動の対象として順次選択する。図1に示すソースドライバ13は、画素信号Vpixを、図7に示す信号線SGLを介して、ゲートドライバ12により順次選択される1水平ラインを構成する複数の副画素SPixにそれぞれ供給する。そして、1水平ラインを構成する複数の副画素SPixにおいて、供給される画素信号Vpixに応じた表示が行われる。
図1に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomとしての駆動信号Vcom1を印加し、1つまたは複数の駆動電極COMLに対応した1つの検出ブロックごとに駆動電極COMLを駆動する。
液晶表示デバイス20においては、ゲートドライバ12が走査線GCLを時分割的に順次走査するように駆動することにより、副画素SPixが、1水平ラインずつ順次選択される。また、液晶表示デバイス20においては、1水平ラインに属する副画素SPixに対して、ソースドライバ13が画素信号Vpixを供給することにより、1水平ラインずつ表示が行われる。
本実施の形態1の表示装置における駆動電極COMLは、液晶表示デバイス20の駆動電極として動作する表示動作用の駆動電極である。一方、本実施の形態1の表示装置は、タッチ検出デバイス30の駆動電極として動作するタッチ検出の駆動電極として、駆動電極DRVを有する。
図8に示すように、タッチ検出デバイス30は、基板31の上面31b(図6参照)に設けられた複数の駆動電極DRVと、基板31の上面31bに設けられた複数の検出電極TDLと、を有する。複数の検出電極TDLは、平面視において、複数の駆動電極DRVの各々が沿って設けられた方向と交差する方向にそれぞれ沿って設けられている。言い換えれば、複数の検出電極TDLは、平面視において複数の駆動電極DRVとそれぞれ交差するように、互いに間隔を空けて配列されている。そして、複数の駆動電極DRVの各々は、平面視において、複数の検出電極TDLの各々と重なるように設けられている。そして、複数の検出電極TDLの各々は、タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42(図1参照)にそれぞれ接続されている。
複数の駆動電極DRVの各々と複数の検出電極TDLの各々との間には、静電容量が発生する。そして、複数の駆動電極DRVの各々と複数の検出電極TDLの各々との間の静電容量に基づいて、入力位置が検出される。すなわち、検出電極TDLと、駆動電極DRVとにより、入力位置を検出する検出部、すなわち入力装置が形成される。
このような構成により、タッチ検出デバイス30では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14により、スキャン方向Scanに1つまたは複数の駆動電極DRVに対応した1つの検出ブロックが順次選択される。そして、選択された検出ブロックにおいて、駆動電極DRVには、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の静電容量を測定するための駆動信号Vcom2が入力され、検出電極TDLから、入力位置を検出するための検出信号Vdetが出力される。このようにタッチ検出デバイス30では、1検出ブロックごとにタッチ検出が行われるようになっている。つまり、1つの検出ブロックは、前述したタッチ検出の原理における駆動電極E1に対応し、検出電極TDLは、検出電極E2に対応している。
図8に示すように、平面視において、互いに交差した複数の駆動電極DRVと複数の検出電極TDLは、マトリクス状に配列された静電容量式タッチセンサを形成する。よって、タッチ検出デバイス30のタッチ検出面全体を走査することにより、指などが接触または近接した位置を検出することが可能である。すなわち、相互容量方式では、複数の駆動電極DRVの各々にタッチ検出用の信号が入力される際の、複数の駆動電極DRVの各々と複数の検出電極TDLの各々との静電容量に基づいて、入力位置が検出される。言い換えれば、タッチを検出するための駆動信号である信号に基づく駆動電極DRVまたは検出電極TDLの検出値により、入力位置が検出される。
図5および図6に示すように、対向基板3は、基板31と、カラーフィルタ32と、駆動電極DRVと、検出電極TDLと、保護膜33と、を有する。
基板31は、前述したように、主面としての下面31aと、下面31aと反対側の主面としての上面31bと、を有する。カラーフィルタ32は、基板31の下面31aに形成されている。
駆動電極DRVと、検出電極TDLとは、基板31の上面31bに形成されている。保護膜33は、基板31の上面31b上に、駆動電極DRVおよび検出電極TDLを覆うように形成されている。なお、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの形状については、後述する。
カラーフィルタ32として、例えば赤(R)、緑(G)および青(B)の3色に着色されたカラーフィルタがX軸方向に配列される。これにより、図7に示すように、R、GおよびBの3色の色領域32R、32Gおよび32Bの各々にそれぞれ対応した複数の副画素SPixが形成され、1組の色領域32R、32Gおよび32Bの各々にそれぞれ対応した複数の副画素SPixにより1つの画素Pixが形成される。画素Pixは、走査線GCLが延在する方向(X軸方向)、および、信号線SGLが延在する方向(Y軸方向)に沿って、マトリクス状に配列されている。また、画素Pixがマトリクス状に配列された領域が、例えば前述した表示領域Adである。なお、表示領域Adの周辺に、ダミー画素が設けられたダミー領域が設けられていてもよい。
カラーフィルタ32の色の組み合わせとして、R、GおよびB以外の他の色を含む複数の色の組み合わせでもよい。また、カラーフィルタ32は、設けられていなくてもよい。あるいは、1つの画素Pixが、カラーフィルタ32が設けられていない副画素SPix、すなわち白色の副画素SPixを含んでもよい。また、COA(Color filter On Array)技術により、カラーフィルタがアレイ基板2に設けられていてもよい。
図6に示すように、偏光板5は、保護膜33上に設けられている。偏光板5上には、樹脂34が設けられ、樹脂34上には、カバー板8が設けられている。カバー板8は、樹脂34により偏光板5に接着されている。
<自己容量方式のタッチ検出機能>
図5、図6および図8に示した例では、タッチパネルとして、駆動電極DRVと検出電極TDLとが設けられた、相互容量方式のタッチパネルを適用した例について説明した。しかし、タッチパネルとして、検出電極TDS(図9参照)のみが設けられた、自己容量方式のタッチパネルを適用することもできる。
図9および図10は、自己容量方式における検出電極の電気的な接続状態を表す説明図である。
自己容量方式におけるタッチパネルでは、図9に示すように、静電容量Cxを有する検出電極TDSが、静電容量Cr1を有する検出回路SC1(図1に示したタッチ検出部40に相当)から切り離され、電源Vddと電気的に接続された時に、静電容量Cxを有する検出電極TDSに電荷量Q1が蓄積される。次に、図10に示すように、静電容量Cxを有する検出電極TDSが電源Vddから切り離され、静電容量Cr1を有する検出回路SC1と電気的に接続された時に、検出回路SC1に流れ出る電荷量Q2を検出する。
ここで、検出電極TDSに指が接触または近接した場合、指による容量により、検出電極TDSの静電容量Cxが変化し、検出電極TDSが検出回路SC1と接続された時に、検出回路SC1に流れ出る電荷量Q2も変化する。したがって、流れ出る電荷量Q2を検出回路SC1により測定して検出電極TDSの静電容量Cxの変化を検出することにより、検出電極TDSに指が接触または近接したか否かを判定することができる。
ここで、複数の駆動電極DRV(図5参照)の各々を、検出電極TDSとして用いることができる。すなわち、自己容量方式では、複数の駆動電極DRVの各々にタッチ検出用の信号が入力される際の複数の駆動電極DRVの各々の静電容量に基づいて、入力位置が検出される。言い換えれば、タッチを検出するための駆動信号である信号に基づく駆動電極DRVの検出値により、入力位置が検出される。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の形状および配置>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の形状および配置について説明する。図11は、実施の形態1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図12は、実施の形態1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図12は、図11のB−B線に沿った断面図である。
前述した図5および図6を用いて説明したように、本実施の形態1における対向基板3は、基板31と、表示領域Adで、基板31の上面31b上に設けられた複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、を有する。複数の駆動電極DRVの各々は、タッチ検出デバイス30の駆動電極であり、複数の検出電極TDLの各々は、タッチ検出デバイス30の検出電極である。
図5に示すように、複数の駆動電極DRVは、表示領域Adで、平面視において、X軸方向にそれぞれ沿って設けられ、かつ、Y軸方向に間隔を空けて配列されている。複数の検出電極TDLは、表示領域Adで、平面視において、Y軸方向にそれぞれ沿って設けられ、かつ、X軸方向に間隔を空けて配列されている。そして、複数の駆動電極DRVは、平面視において、複数の検出電極TDLと交差する。
図5および図11に示すように、複数の駆動電極DRVの各々は、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1と、を含む。複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1は、基板31の上面31b上に形成されている。複数の電極部EP1は、平面視において、X軸方向に間隔を空けて配列されている。複数の接続部CN1は、複数の電極部EP1のうち、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1をそれぞれ電気的に接続する。
図11に示すように、複数の電極部EP1の各々は、平面視において、方向DR11にそれぞれ延在する複数の導電線CW11と、方向DR11と交差する方向DR12にそれぞれ延在する複数の導電線CW12とにより形成されたメッシュ形状を有する。また、複数の導電線CW11および複数の導電線CW12の各々は、金属または合金を主成分として含有する導電線CW1である。そのため、電極部EP1は、遮光性を有する。
なお、金属または合金を主成分として含有する、とは、金属または合金の含有量が50wt%(重量%)を超えることを、意味する。
図5および図11に示すように、複数の検出電極TDLの各々は、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2と、を含む。複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2および複数の接続部CN2は、基板31の上面31b上に形成されている。複数の電極部EP2は、平面視において、Y軸方向に間隔を空けて配列されている。複数の接続部CN2は、複数の電極部EP2のうち、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2をそれぞれ電気的に接続する。なお、以下では、接続部CN2が、その両側の電極部EP2と一体的に形成された例を例示して説明するが、接続部CN2は、その両側の電極部EP2と別に形成されてもよい。あるいは、接続部CN2が設けられず、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2が直接接続され、接続部CN1が、電極部EP2の一部を跨ぐように配置されてもよい。
図11に示すように、複数の電極部EP2の各々は、平面視において、方向DR21にそれぞれ延在する複数の導電線CW21と、方向DR21と交差する方向DR22にそれぞれ延在する複数の導電線CW22とにより形成されたメッシュ形状を有する。また、複数の導電線CW21および複数の導電線CW22の各々は、金属または合金を主成分として含有する導電線CW2である。そのため、電極部EP2は、遮光性を有する。
なお、複数の接続部CN2の各々は、平面視において、ある方向にそれぞれ延在する複数の導電線と、その方向と交差する方向にそれぞれ延在する複数の導電線とにより形成されたメッシュ形状を有してもよい。
図11および図12に示すように、基板31の上面31b上には、絶縁膜IF1が形成されている。絶縁膜IF1は、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21を覆っている。また、絶縁膜IF1は、接続部CN21のみならず、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうち、接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12を覆っている。絶縁膜IF1には、絶縁膜IF1を貫通し、2つの電極部EP1の各々にそれぞれ達する2つの開口部OP1としての開口部OP11およびOP12が形成されている。開口部OP11は、絶縁膜IF1を貫通して電極部EP11に達し、開口部OP12は、絶縁膜IF1を貫通して電極部EP12に達する。
開口部OP11およびOP12の内部、および、接続部CN21上に位置する部分の絶縁膜IF1上には、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1のうち、いずれかの接続部CN1としての接続部CN11が、形成されている。
接続部CN11は、接続部CN21と、平面視において重なっている。一方、好適には、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のいずれも、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2のいずれとも、平面視において重なっていない。これにより、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2を、基板31の上面31b上、すなわち同一面上に形成することができる。
本実施の形態1では、接続部CN11は、接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨いでいる。また、接続部CN11は、開口部OP11の底部に露出した部分の電極部EP11と電気的に接続され、かつ、開口部OP12の底部に露出した部分の電極部EP12と電気的に接続されている。したがって、開口部OP11の底部に露出した部分の電極部EP11と、開口部OP12の底部に露出した部分の電極部EP12とは、接続部CN21を跨ぐ接続部CN11により電気的に接続されている。
<比較例1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極の形状および配置>
ここで、比較例1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極の形状および配置について説明する。図13は、比較例1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図14は、比較例1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図14は、図13のB−B線に沿った断面図である。
比較例1でも、実施の形態1と同様に、対向基板3は、基板31と、表示領域Ad(図5参照)で、基板31の上面31b上に設けられた複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、保護膜33と、を有する。また、比較例1でも、実施の形態1と同様に、複数の駆動電極DRVの各々は、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1と、を含み、複数の検出電極TDLの各々は、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2と、を含む。
ところが、比較例1では、実施の形態1と異なり、複数の電極部EP1の各々は、一体的に形成された透明導電膜からなるものであり、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されていない。また、比較例1では、実施の形態1と異なり、複数の電極部EP2の各々は、一体的に形成された透明導電膜からなるものであり、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されていない。
透明導電膜とは、ITO、IZO(Indium Zinc Oxide)またはIGO(Indium Gallium Oxide)等の可視光に対して透光性を有する導電性材料からなる。ところが、ITO等の可視光に対して透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜の電気抵抗率は、例えば10−2〜10−3Ωcm程度であり、金属または合金等の可視光に対して遮光性を有する導電性材料からなる遮光導電膜の電気抵抗率よりも例えば100〜1000倍程度大きい。そのため、金属または合金等の遮光性を有する導電性材料からなる遮光導電膜のシート抵抗が、例えば10Ω/square程度以下に低くすることができるのに比べ、ITO等の透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜のシート抵抗は、例えば100〜200Ω/square程度までしか低くすることができない。
なお、本願明細書では、透光性を有するとは、可視光に対する透過率が例えば80%以上であることを意味し、導電性材料とは、電気抵抗率が10−3Ωcm以下であることを意味する。また、可視光に対する透過率とは、例えば380〜780nmの波長を有する光に対する透過率の平均値を意味し、透明導電膜の透過率とは、透明導電膜の表面に照射された光のうち、透明導電膜の裏面まで透過した光の割合を意味する。また、遮光性を有するとは、可視光に対する透過率が例えば5%以下であることを意味する。
このような比較例1では、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの各々の抵抗を容易に低くすることができない。特に、表示領域を広げ、表示装置を大画面化した場合には、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの各々の抵抗を低くすることが困難である。そのため、駆動電極DRVの配列方向における駆動電極DRVの幅寸法を狭くすることができないか、または、検出電極TDLの配列方向における検出電極TDLの幅寸法を狭くすることができない。したがって、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの視認性を向上させることができないか、または、駆動電極DRVの配列方向もしくは検出電極TDLの配列方向におけるタッチ検出の精度を向上させることができない。
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
一方、本実施の形態1では、複数の電極部EP1の各々は、平面視において、方向DR11にそれぞれ延在する複数の導電線CW11と、方向DR11と交差する方向DR12にそれぞれ延在する複数の導電線CW12とにより形成されたメッシュ形状を有する。また、複数の電極部EP2の各々は、平面視において、方向DR21にそれぞれ延在する複数の導電線CW21と、方向DR21と交差する方向DR22にそれぞれ延在する複数の導電線CW22とにより形成されたメッシュ形状を有する。そして、複数の導電線CW11および複数の導電線CW12の各々は、金属または合金を主成分として含有し、複数の導電線CW21および複数の導電線CW22の各々は、金属または合金を主成分として含有する。
前述したように、金属または合金等を含み遮光性を有する導電性材料からなる遮光導電膜のシート抵抗は、ITO等の透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜のシート抵抗が、例えば100〜200Ω/square程度までしか低くすることができないのに比べ、例えば10Ω/square程度以下に低くすることができる。
そのため、本実施の形態1では、比較例1に比べ、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの各々の抵抗を容易に低くすることができる。特に、表示領域を広げ、表示装置を大画面化した場合には、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの各々の抵抗を容易に低くする効果が顕著になる。そのため、駆動電極DRVの配列方向における駆動電極DRVの幅寸法を狭くすることができ、検出電極TDLの配列方向における検出電極TDLの幅寸法を狭くすることができる。したがって、駆動電極DRVの配列方向または検出電極TDLの配列方向において、視認性を向上させることができ、タッチ検出の精度を向上させることができる。
また、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2の各々がメッシュ形状を有することにより、見かけ上の透過率を向上させ、表示領域で表示される画像の視認性を向上させることができる。
また、本実施の形態1では、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLとは、偏光板5と副画素SPix(図7参照)との間に配置されている。そして、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLのいずれも画素による画像表示には関わらないものの、複数の駆動電極DRVと複数の検出電極TDLとからなるタッチ検出デバイス30(図8参照)は、偏光板5よりも内側に配置されている。このような場合におけるセル構造は、例えばオンセル構造と称される。
タッチ検出デバイス30が、偏光板5よりも外側に配置される場合を考える。このような場合におけるセル構造は、例えば外付け構造と称される。しかし、タッチ検出デバイス30が、偏光板5よりも外側に配置された場合、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLは、いずれも偏光板5を挟んで副画素SPix(図7参照)と反対側に配置される。そのため、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLの各々が、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されたメッシュ形状を有する場合には、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLが視認されやすくなり、表示領域で表示される画像の視認性が低下する。
また、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLとが、偏光板5を挟んで副画素SPix(図7参照)と反対側に配置された場合、表示デバイス20の表示動作と、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLによるタッチ検出動作と、を容易に同期させることができない。そのため、タッチ検出デバイス30が、表示デバイス20からの信号雑音の影響を受けやすくなる。
さらに、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLとが、偏光板5を挟んで副画素SPix(図7参照)と反対側に配置された場合、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、カラーフィルタ32との間の位置合わせ精度を高めることができない。そのため、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLの各々が、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されたメッシュ形状を有する場合には、モアレが発生するおそれがある。
一方、本実施の形態1では、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLとは、偏光板5と副画素SPix(図7参照)との間に配置されている。そのため、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLが、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されたメッシュ形状を有する場合でも、導電線の反射率が半減し、表示領域で表示される画像の視認性が向上する。
また、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLが、偏光板5と副画素SPix(図7参照)との間に配置された場合、表示デバイス20の表示動作と、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLによるタッチ検出動作と、を容易に同期させることができる。そのため、タッチ検出デバイス30が、表示デバイス20からの信号雑音の影響を受けにくくなる。
さらに、複数の駆動電極DRVと、複数の検出電極TDLとが、偏光板5と副画素SPix(図7参照)との間に配置された場合、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、カラーフィルタ32との間の位置合わせ精度を高めることができる。そのため、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLの各々が、金属または合金を主成分として含有する複数の導電線により形成されたメッシュ形状を有する場合でも、モアレの発生を抑制することができる。
本実施の形態1では、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1のうち、いずれかの接続部CN11は、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨ぐ。また、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1の各々は、透明導電膜TC1からなり、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2の各々は、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1(後述する図15参照)からなる。
したがって、透明導電膜TC1からなる接続部CN1が、遮光膜SF1からなる接続部CN2を跨ぐ。すなわち、遮光膜SF1からなる電極部EP1およびEP2、ならびに、接続部CN2を形成した後、透明導電膜からなる接続部CN1を形成する。
前述したように、透明導電膜TC1は、ITO等の透明導電材料からなるが、ITO等の透明導電材料は、金属酸化物材料でもあり、金属および合金の硬度よりも大きな硬度を有し、金属および合金が有する耐食性などの化学的安定性よりも強い化学的安定性を有する。そのため、金属および合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる電極部EP1を、透明導電膜からなる接続部CN1により覆うことより、化学的および機械的に電極部EP1を保護することができる。すなわち、開口部OP1の内部に形成された部分の接続部CN1は、開口部OP1の底部に露出した部分の電極部EP1を、化学的および機械的に保護する保護膜である。そのため、後述する図23および図24を用いて説明する実施の形態1の第2変形例に比べ、保護膜33の形成を省略することができる。
また、絶縁膜IF1は、例えば感光性レジストなどの有機膜からなるものであるため、金属および合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる接続部CN2の表面が傷付くことを防止または抑制することができる。
なお、本実施の形態1では、例えばFPCからなる配線基板に形成された電極端子と接続される電極端子ET1においても、金属および合金を主成分として含有する遮光膜からなる電極端子ET1が、例えばITO等の透明導電膜により覆われている。そのため、化学的および機械的に電極端子ET1を保護することができ、電極端子ET1の信頼性を向上させることができる。
<駆動電極および検出電極の表面の黒色化>
次に、駆動電極DRVおよび検出電極TDLの表面の黒色化について説明する。図15は、駆動電極または検出電極に含まれる遮光膜の断面図である。
本実施の形態1では、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1、および、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2および複数の接続部CN2は、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる。
好適には、図15に示すように、遮光膜SF1は、導電膜CF1と、反射防止膜AN1と、を含む。導電膜CF1は、基板31の上面31b上に形成された金属膜または合金膜からなる。反射防止膜AN1は、導電膜CF1上に形成され、導電膜CF1の上面で光が反射することを防止する。これにより、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLの表面で光が反射することを防止することができ、表示領域で表示される画像の視認性を高めることができる。
導電膜CF1として、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、チタン(Ti)、銅(Cu)、クロム(Cr)およびタングステン(W)からなる群から選ばれた1種以上の金属からなる金属層または合金層を含む導電膜であって、単層または複数層の膜からなる導電膜を用いることができる。
好適には、反射防止膜AN1は、高屈折率膜HR1、低屈折率膜LR1および高屈折率膜HR2が順に積層された積層膜LF1からなる。高屈折率膜HR1およびHR2の各々の屈折率は、低屈折率膜LR1の屈折率よりも高い。これにより、例えば反射防止膜AN1に入射された光が積層膜LF1の各界面で反射されて導電膜CF1の上面に到達しにくくなるか、または、例えば導電膜CF1の上面で反射された光が、積層膜LF1の各界面で反射されて反射防止膜AN1を透過しにくくなり、導電膜CF1の上面で光が反射することを防止することができる。
なお、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1(図12参照)の各々は、透明導電膜TC1からなることが好ましいものの、電極部EP1(図12参照)と同様に、遮光膜SF1(図15参照)からなるものであってもよい(以下の各変形例および実施の形態2においても同様)。
<駆動電極および検出電極の製造方法>
次に、駆動電極および検出電極の製造方法について説明する。図16および図17は、実施の形態1における駆動電極および検出電極の製造工程中の断面図である。
まず、図16に示すように、基板31を用意する。基板31は、一方の主面としての下面31a(図6参照)、および、下面と反対側の他方の主面としての上面31bを有する。また、基板31は、基板31の上面31bの領域として、表示領域Adおよび周辺領域As(図5参照)を有する。周辺領域Asは、表示領域Adよりも基板31の外周側の領域である。
なお、前述したように、基板31として、例えば透明性のあるガラス基板、または、例えば樹脂からなるフィルムなど、各種の基板を用いることができる。
次に、図16に示すように、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2(図11参照)を形成する。この工程では、表示領域Ad(図5参照)で、基板31の上面31b上に、複数の駆動電極DRV(図11参照)の各々に含まれる複数の電極部EP1、ならびに、複数の検出電極TDL(図11参照)の各々に含まれる複数の電極部EP2(図11参照)および複数の接続部CN2を形成する。なお、周辺領域Asで、引き回し配線WRDおよびWRT(図5参照)を形成してもよい。
この複数の電極部EP1および複数の電極部EP2(図11参照)を形成する工程では、まず、基板31の上面31b全面に、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1を成膜する。この遮光膜SF1を成膜する工程では、例えば金属膜または合金膜からなる導電膜CF1(図15参照)を含む遮光膜SF1を、例えばスパッタリング法または化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;CVD)法により成膜することができる。好適には、導電膜CF1として、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、チタン(Ti)、銅(Cu)、クロム(Cr)およびタングステン(W)からなる群から選ばれた1種以上の金属からなる金属層または合金層を含む導電膜であって、単層または複数層の膜からなる導電膜を成膜することができる。
なお、前述した図15を用いて説明したように、導電膜CF1上に、反射防止膜AN1を形成することもできる。
次に、遮光膜SF1をパターニングする。この遮光膜SF1をパターニングする工程では、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて遮光膜SF1をパターニングすることができる。
これにより、遮光膜SF1からなる複数の電極部EP1を形成し、複数の電極部EP1を含む電極部群EG1を複数個形成する。複数の電極部群EG1は、平面視において、Y軸方向に間隔を空けて配列される。複数の電極部群EG1の各々に含まれる複数の電極部EP1は、平面視において、X軸方向に間隔を空けて配列される。
また、遮光膜SF1からなる複数の電極部EP2(図11参照)と、遮光膜SF1からなる複数の接続部CN2とを形成し、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2とを含む検出電極TDLを、複数個形成する。複数の検出電極TDLは、平面視において、Y軸方向にそれぞれ沿って設けられ、かつ、X軸方向に間隔を空けて配列される。複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2は、平面視において、Y軸方向に間隔を空けて配列され、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2は、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2をそれぞれ電気的に接続する。また、前述したように、複数の接続部CN2の各々は、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる。
すなわち、本実施の形態1では、複数の電極部EP1、複数の電極部EP2および複数の接続部CN2を、同一の工程により形成することができる。
次に、図17に示すように、絶縁膜IF1を形成する。この絶縁膜IF1を形成する工程では、表示領域Ad(図5参照)で、基板31の上面31bに、絶縁膜形成用の原料液を塗布することにより、複数の電極部EP1、複数の電極部EP2、および、複数の接続部CN2を覆う絶縁膜IF1を形成する。このとき、絶縁膜IF1は、複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21を覆う。また、絶縁膜IF1は、複数の電極部EP1のうち、当該接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12を覆う。
絶縁膜IF1として、例えば感光性レジストを用いることができ、これにより、後述するように、例えばフォトリソグラフィを用いて開口部OP1を容易に形成することができる。
次に、図17に示すように、開口部OP1を形成する。この開口部OP1を形成する工程では、例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1を、例えばフォトリソグラフィを用いてパターニングする。これにより、絶縁膜IF1を貫通し、2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12の各々にそれぞれ達する2つの開口部OP1としての開口部OP11およびOP12を形成することができる。
次に、図12に示すように、接続部CN1を形成する。
この接続部CN1を形成する工程では、まず、基板31の上面31b上に、透明導電膜TC1を形成する。具体的には、2つの開口部OP11およびOP12の各々の内部、および、絶縁膜IF1上に、透明導電膜TC1を形成する。すなわち、開口部OP11の底部に露出した電極部EP11上、および、開口部OP12の底部に露出した電極部EP12上に、透明導電膜TC1を形成する。例えばITO、IZOまたはIGO等の透明導電材料からなる透明導電膜TC1を、例えばスパッタリング法により形成することができる。
この接続部CN1を形成する工程では、次に、透明導電膜TC1をパターニングし、透明導電膜TC1からなる複数の接続部CN1を形成する。複数の接続部CN1の各々は、透明導電膜TC1からなる。このとき、いずれかの接続部CN1としての接続部CN11が、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨ぐように、複数の接続部CN1を形成する。また、接続部CN11が、2つの開口部OP11およびOP12の各々にそれぞれ露出した2つの電極部EP11およびEP12を電気的に接続するように、複数の接続部CN1を形成する。そして、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1とを含む駆動電極DRVを、複数個形成する。
一方、図6に示すように、主面としての上面21aを有する基板21を用意しておく。また、基板21の上面21aに複数の副画素SPix(図7参照)を設けておく。そして、図6に示すように、基板21の上面21aと、基板31の下面31aとが対向するように、基板21と基板31とを対向配置する。その後、基板21を含むアレイ基板2と基板31を含む対向基板3との間の空間に液晶層6を封入することなどにより、表示装置を製造することができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第1変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第1変形例について説明する。
図18は、実施の形態1の第1変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図19および図20は、実施の形態1の第1変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図19は、図18のB−B線に沿った断面図である。図20は、図19に示す断面のうち、開口部OP1の周辺部分を拡大して示す。
本第1変形例では、複数の駆動電極DRVの各々は、複数の端子部(台座部)PD1を含む。複数の端子部PD1は、基板31の上面31b上にそれぞれ形成され、複数の電極部EP1の各々とそれぞれ電気的に接続されている。具体的には、端子部PD1としての端子部PD11は、電極部EP11と電気的に接続され、端子部PD1としての端子部PD12は、電極部EP12と電気的に接続されている。すなわち、複数の接続部CN1の各々は、2つの電極部EP1の各々とそれぞれ電気的に接続された2つの端子部PD1を電気的に接続する。
図18に示すように、複数の電極部EP1の各々は、互いに交差した複数の導電線CW11と複数の導電線CW12とにより形成されたメッシュ形状を有する。また、図19に示すように、X軸方向における端子部PD1の幅WD1は、X軸方向における導電線CW11の幅WD2、および、X軸方向における導電線CW12の幅WD3のいずれよりも広い。
図21および図22は、実施の形態1の第1変形例における駆動電極および検出電極の製造工程中の断面図である。
本第1変形例では、図16を用いて説明した工程と同様の工程を行って、図21に示すように、複数の電極部EP1を形成し、複数の電極部EP1を含む電極部群EG1を複数個形成する。また、複数の電極部EP2(図18参照)および複数の接続部CN2を形成し、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2とを含む検出電極TDLを、複数個形成する。
一方、本第1変形例では、実施の形態1と異なり、複数の電極部EP1、複数の電極部EP2(図18参照)および複数の接続部CN2に加え、複数の端子部PD1を形成する。すなわち、基板31の上面31b上に、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1の各々とそれぞれ電気的に接続された複数の端子部PD1を形成する。具体的には、端子部PD1としての端子部PD11は、電極部EP11と電気的に接続され、端子部PD1としての端子部PD12は、電極部EP12と電気的に接続される。
複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1の各々は、互いに交差する導電線CW11および複数の導電線CW12により形成されたメッシュ形状を有する。そのため、X軸方向における端子部PD1の幅WD1は、X軸方向における導電線CW11の幅WD2、および、X軸方向における導電線CW12の幅WD3のいずれよりも広い。
次に、図17を用いて説明した工程と同様の工程を行って、図22に示すように、絶縁膜IF1を形成し、開口部OP1を形成する。この開口部OP1を形成する工程では、例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1を、例えばフォトリソグラフィを用いてパターニングする。これにより、絶縁膜IF1を貫通し、2つの端子部PD1としての端子部PD11およびPD12の各々にそれぞれ達する2つの開口部OP1としての開口部OP11およびOP12を形成することができる。
その後、実施の形態1と同様の工程を行って、図19に示すように、複数の接続部CN1を形成する。この工程では、接続部CN11が、接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨ぐように、複数の接続部CN1を形成する。また、この工程では、接続部CN11が、複数の電極部EP1のうち、接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12を電気的に接続するように、複数の接続部CN1を形成する。そして、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1とを含む駆動電極DRVを、複数個形成する。
例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1をフォトリソグラフィを用いてパターニングする工程において、図17に示したように、開口部OP1の内部で電極部EP1に含まれる導電線CW1の側面が露出する場合を考える。このような場合、パターン露光された絶縁膜IF1を、現像液を用いて現像する際に、導電線CW1の下面において、現像液との間で電気化学反応が起こって導電線CW1の腐食が発生するおそれがある。
一方、本第1変形例では、端子部PD1の平面積を大きくすることにより、平面視において、開口部OP1が、端子部PD1が形成された領域内に内包されるように、開口部OP1を形成することができ、開口部OP1の底部に、端子部PD1の側面が露出しないようにすることができる。そのため、例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1をフォトリソグラフィを用いてパターニングする工程において、パターン露光された絶縁膜IF1を、現像液を用いて現像する際に、端子部PD1の腐食の発生を防止または抑制することができる。
前述した図15を用いて説明したように、遮光膜SF1が、導電膜CF1と、導電膜CF1上に形成された積層膜LF1とを含み、積層膜LF1の各層境界で反射された光の干渉を利用して、導電膜CF1の上面での光の反射を防止または抑制し、遮光膜SF1の表面を黒色化する場合を考える。このような場合、遮光膜SF1からなる電極部EP1上に、透明導電膜TC1からなる接続部CN1が積層された部分では、黒色化に必要な干渉の条件が満たされなくなり、色調が黒からずれるか、または、遮光膜SF1の上面での光の反射率が増加するおそれがある。
したがって、本第1変形例および以下の各変形例を含めて、本実施の形態1では、例えば図20に示すように、遮光膜SF1は、導電膜CF1と、導電膜CF1上に形成された黒色を有する樹脂からなる吸収膜AF1と、を含むことが好ましい。これにより、遮光膜SF1からなる電極部EP1上に透明導電膜TC1からなる接続部CN1が積層された場合でも、色調が黒からずれること、および、遮光膜SF1の上面での光の反射率が増加することを防止または抑制することができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第2変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第2変形例について説明する。
図23および図24は、実施の形態1の第2変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。なお、本第2変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図は、前述した図11を用いて説明した実施の形態1におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図と同様であり、図23は、図11のB−B線に沿った断面図であり、接続部CN1の1個分の断面を示す。また、図24は、図11のC−C線に沿った断面図であり、接続部CN1の2個分の断面を示す。
本第2変形例では、接続部CN2を覆う絶縁膜IF1が、インクジェット法または電界ジェット法など、絶縁膜形成用の原料液を液滴として吐出する方法により形成されている。そのため、電極部EP1を覆う絶縁膜IF1が形成されていなくてもよい。そして、いずれかの接続部CN1としての接続部CN11が、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨ぐように、複数の接続部CN1が形成されている。また、接続部CN11が、複数の電極部EP1のうち、いずれかの接続部CN2を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12を電気的に接続するように、複数の接続部CN1が形成されている。
本第2変形例では、電極部EP1またはEP2の一部が絶縁膜IF1にも透明導電膜TC1にも覆われないため、基板31の上面31b上には、電極部EP1およびEP2(図11参照)、接続部CN1およびCN2、ならびに、絶縁膜IF1を覆う保護膜33が形成されている。
図25および図26は、実施の形態1の第2変形例における駆動電極および検出電極の製造工程中の断面図である。
本第2変形例では、図16を用いて説明した工程と同様の工程を行って、複数の電極部EP1、複数の電極部EP2および複数の接続部CN2を形成し、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2とを含む検出電極TDLを、複数個形成した後、図25に示すように、絶縁膜IF1を形成する。この絶縁膜IF1を形成する工程では、表示領域Adで、基板31の上面31bに、絶縁膜形成用の原料液を、インクジェット法または電界ジェット法により液滴として吐出して塗布することにより、複数の接続部CN2のうちいずれかの接続部CN2としての接続部CN21を覆う複数の絶縁膜IF1を形成する。このとき、複数の電極部EP1のうち、接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12は、絶縁膜IF1に覆われず、絶縁膜IF1から露出する。
絶縁膜IF1として、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などの、UV硬化性樹脂または熱硬化性樹脂からなる樹脂膜を形成することができる。したがって、絶縁膜形成用の原料液として、上記したUV硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有した原料液を用いることができる。
例えばインクジェット法により原料液を塗布する場合、基板31に対して相対移動可能に設けられたノズルヘッド(図示は省略)を、基板31に対してある方向に相対移動させながら、ノズルヘッドに設けられたノズルから基板31の上面31bに向けて、原料液からなる液滴を吐出する。これにより、表示領域Adで、原料液を塗布して塗布膜を形成する。
その後、塗布された塗布膜を硬化させることにより、絶縁膜IF1を形成する。原料液としてUV硬化性樹脂を含有した原料液を用いた場合、塗布された塗布膜にUVからなる光、すなわちUV光を照射することにより、塗布膜を硬化させる。あるいは、原料液として熱硬化性樹脂を含有した原料液を用いた場合、塗布された塗布膜を熱処理することにより、塗布膜を硬化させる。これにより、ノズルから吐出された液滴が基板31の上面31bに着弾して形成された複数のドットからなる絶縁膜IF1が、形成され、表示領域Adで、複数の接続部CN2の各々をそれぞれ覆う複数の絶縁膜IF1が形成される。
絶縁膜形成用の原料液を液滴として吐出する方法を用いて原料液を塗布する場合、パターニングのためにフォトリソグラフィおよびエッチングを行う必要がないので、製造工程数を増加させることなく、所望のパターンを有する絶縁膜IF1を形成することができる。また、絶縁膜形成用の原料液を液滴として吐出する方法を用いて原料液を塗布する場合、パターニングのためのフォトマスクを用意する必要がないので、製造コストを低減することができる。また、絶縁膜形成用の原料液を液滴として吐出する方法を用いて原料液を塗布する場合、原料液を効率よく利用することができるため、製造コストを低減することができる。さらには、絶縁膜形成用の原料液を液滴として吐出する方法を用いて原料液を塗布する場合、大気圧下での成膜が可能であり、真空チャンバを備えた成膜装置を用いる必要がないので、成膜装置を小型化することができる。
次に、図12を用いて説明した工程と同様の工程を行って、図23に示すように、基板31の上面31b上に、透明導電膜TC1を形成した後、透明導電膜TC1をパターニングし、透明導電膜TC1からなる複数の接続部CN1を形成する。
このうち、透明導電膜TC1を形成する工程では、複数の電極部EP1の各々の上に、透明導電膜TC1を形成する。また、複数の接続部CN1を形成する工程では、接続部CN11が、接続部CN21を、絶縁膜IF1を介して跨ぐように、複数の接続部CN1を形成する。また、接続部CN11が、複数の電極部EP1のうち、接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12を電気的に接続するように、複数の接続部CN1を形成する。そして、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1とを含む駆動電極DRVを、複数個形成する。
その後、本第2変形例では、実施の形態1と異なり、図23に示すように、基板31の上面31b上に、電極部EP1およびEP2(図11参照)、接続部CN1およびCN2、ならびに、絶縁膜IF1を覆う保護膜33を形成する。
図17を用いて前述したように、例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1をフォトリソグラフィを用いてパターニングする工程において、開口部OP1の内部で電極部EP1に含まれる導電線CW1の側面が露出する場合を考える。このような場合、パターン露光された絶縁膜IF1を現像液を用いて現像する際に、主として導電線CW1の下面において、現像液との間で電気化学反応が起こって導電線CW1の腐食が発生するおそれがある。そのため、遮光膜SF1(図15参照)の材質によっては、実施の形態1の第1変形例で説明したように、端子部PD1(図18参照)を形成する必要が生ずる場合があった。
一方、本第2変形例では、インクジェット法または電界ジェット法により絶縁膜IF1を形成するため、絶縁膜IF1を、現像液を用いて現像する必要がない。そのため、絶縁膜IF1を形成する工程において、現像液による導電線CW1の腐食の発生を防止することができる。そのため、遮光膜SF1(図15参照)の材質によらず、端子部PD1を形成する必要がない。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第3変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第3変形例について説明する。
図27は、実施の形態1の第3変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図28および図29は、実施の形態1の第3変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図28および図29は、図27のC−C線に沿った断面図である。
本第3変形例では、図28に示すように、基板31の上面31b上には、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうち、いずれかの電極部EP1を覆う電極部EP3が形成されている。電極部EP3は、接続部CN1と電気的に接続され、かつ、電極部EP1と電気的に接続されている。また、当該いずれかの電極部EP1上には、電極部EP3が形成されている。電極部EP3は、透明導電膜TC2からなる。電極部EP3は、接続部CN1と一体的に形成されていてもよい。
これにより、駆動電極DRVの導電性を向上させ、相互容量方式において、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の容量を大きくすることができ、自己容量方式において、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの容量を大きくすることができる。そのため、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
なお、基板31の上面31b(図28参照)上には、図27に示すように、X軸方向で互いに隣り合う電極部EP2の各々を覆う2つの電極部EP4が形成されていてもよく、この2つの電極部EP4が、接続部CN3により電気的に接続されていてもよい。2つの電極部EP4および接続部CN3は、一体的に形成されていてもよく、接続部CN1と同様に、透明導電膜からなるものであってもよい。これにより、X軸方向で互いに隣り合う2つの検出電極TDLが電気的に接続されるため、X軸方向におけるタッチ検出の位置精度は低くなるものの、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
また、図29に示すように、接続部CN2を覆う絶縁膜IF1と一体的に形成された絶縁膜IF2が、電極部EP1を覆っていてもよい。また、絶縁膜IF2に、絶縁膜IF2を貫通して電極部EP1に含まれる導電線CW11またはCW12に達する開口部OP3が形成され、電極部EP3が、開口部OP3の内部、および、絶縁膜IF2上に、形成されていてもよい。そして、図27に示した例と同様に、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP3が、接続部CN1により電気的に接続されていてもよい。また、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP3およびそれらの2つの電極部EP3を電気的に接続する接続部CN1が、一体的に形成されていてもよい。このような場合でも、駆動電極DRVの導電性を向上させ、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第4変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第4変形例について説明する。
図30は、実施の形態1の第4変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図31は、実施の形態1の第4変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図31は、図30のC−C線に沿った断面図である。
本第4変形例では、図31に示すように、基板31の上面31b上には、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうち、いずれかの電極部EP1を覆う絶縁膜IF3が形成されている。また、当該いずれかの電極部EP1上には、絶縁膜IF3を介して電極部EP3が形成されている。電極部EP3は、透明導電膜TC2からなる。
本第4変形例では、実施の形態1の第3変形例と異なり、電極部EP3は、電気的に浮遊した状態、すなわちフローティング状態であり、電極部EP1およびEP2(図30参照)、ならびに、接続部CN1およびCN2のいずれとも電気的に接続されていない。
これにより、電極部EP1の周辺の電界の分布を調整することができ、相互容量方式において、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の容量を大きくすることができ、自己容量方式において、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの容量を大きくすることができる。そのため、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
なお、基板31の上面31b上には、図30に示すように、電極部EP2を覆う絶縁膜(図示は省略)が形成され、この図示しない絶縁膜上に、電気的に浮遊した状態の電極部EP4が形成されていてもよい。このような場合には、電極部EP2の周辺の電界の分布を調整することができる。
また、本第4変形例では、後述する実施の形態2の第3変形例と同様に、いずれかの電極部EP1に、タッチ検出用の信号が入力されている時に、当該いずれかの電極部EP1上に絶縁膜IF3を介して形成された電極部EP3に、タッチ検出用の信号と同電位または同位相のアクティブシールド用の信号を入力してもよい。これにより、タッチ検出の際に液晶表示デバイスからのノイズの影響を低減することができ、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、透明導電膜からなる接続部CN1が、金属または合金を主成分として含有する遮光膜からなる接続部CN2を跨ぐ例について説明した。それに対して、実施の形態2では、金属または合金を主成分として含有する遮光膜からなる接続部CN2が、透明導電膜からなる接続部CN1を跨ぐ例について説明する。
本実施の形態2の表示装置のうち、駆動電極DRVおよび検出電極TDL以外の各部分については、実施の形態1の表示装置のうち、駆動電極DRVおよび検出電極TDL以外の各部分と同様であるため、それらの説明を省略する。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の形状および配置>
図32は、実施の形態2におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図33および図34は、実施の形態2におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図33は、図32のB−B線に沿った断面図であり、接続部CN1の1個分の断面を示す。また、図34は、図32のC−C線に沿った断面図であり、接続部CN1の2個分の断面を示す。
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、対向基板3は、基板31と、表示領域Adで、基板31の上面31b上に設けられた複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、を有する。また、本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、複数の駆動電極DRVの各々は、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1と、を含み、複数の検出電極TDLの各々は、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2と、を含む。
一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1は、基板31の上面31b上に、絶縁膜IF1および接続部CN2のいずれも介さずに、形成されている。複数の接続部CN1は、X軸方向に間隔を空けて配置されている。したがって、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、絶縁膜IF1は、接続部CN1上に形成されている。言い換えれば、絶縁膜IF1は、基板31の上面31b上に、複数の接続部CN1のうちいずれかの接続部CN1としての接続部CN11を覆うように、形成されている。絶縁膜IF1は、実施の形態1の第2変形例と同様に、例えばインクジェット法または電界ジェット法により形成されている。
図32および図33に示すように、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21は、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1のうち、いずれかの接続部CN1としての接続部CN11上に、絶縁膜IF1を介して形成されている。
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1、ならびに、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2および複数の接続部CN2は、基板31の上面31b上に形成されている。したがって、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうち、接続部CN21を挟んで両側に配置され、かつ、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1としての電極部EP11およびEP12は、基板31の上面31b上に形成されている。
図32に示すように、複数の電極部EP1の各々は、平面視において、方向DR11にそれぞれ延在する複数の導電線CW11と、方向DR11と交差する方向DR12にそれぞれ延在する複数の導電線CW12とにより形成されたメッシュ形状を有する。また、複数の導電線CW11および複数の導電線CW12の各々は、金属または合金を主成分として含有する。
電極部EP11の一部は、接続部CN11上に形成され、電極部EP12の一部は、接続部CN11上に形成されている。このようにして、電極部EP11およびEP12は、接続部CN11により電気的に接続されている。すなわち、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1は、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうち、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1をそれぞれ電気的に接続する。
なお、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2は、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2のうち、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2をそれぞれ電気的に接続する。
本実施の形態2では、実施の形態1の第2変形例と同様に、電極部EP1またはEP2の一部が絶縁膜IF1にも透明導電膜にも覆われないため、基板31の上面31b上には、電極部EP1およびEP2、接続部CN1およびCN2、ならびに、絶縁膜IF1を覆う保護膜33が形成されている。
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態2の表示装置も、実施の形態1の表示装置と同様に、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2の各々が、金属または合金を主成分として含有し、かつ、メッシュ形状を有するため、実施の形態1の表示装置が有する効果と同様の効果を有する。
また、本実施の形態2の表示装置も、実施の形態1の表示装置と同様に、オンセル構造を有する入力装置を備え、外付け構造を有する入力装置を備えていないため、実施の形態1の表示装置が有する効果と同様の効果を有する。
一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN21は、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1のうち、いずれかの接続部CN11を、絶縁膜IF1を介して跨ぐ。また、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1の各々は、透明導電膜TC1からなり、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の接続部CN2の各々は、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1(図15参照)からなる。
したがって、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、遮光膜SF1からなる接続部CN2が、透明導電膜TC1からなる接続部CN1を跨ぐ。すなわち、透明導電膜TC1からなる接続部CN1を形成した後、遮光膜SF1からなる電極部EP1およびEP2、ならびに、接続部CN2を形成する。
このような場合、後述する図36および図37を用いて説明するように、絶縁膜IF1を形成した後、遮光膜SF1(図15参照)からなる電極部EP1およびEP2、ならびに、接続部CN2を形成する。そのため、絶縁膜IF1を形成する工程において、現像液による遮光膜SF1の腐食の発生を防止することができる。そのため、遮光膜SF1の材質によらず、端子部PD1(図18参照)を形成する必要がない。
<駆動電極および検出電極の表面の黒色化>
前述した図15を用いて説明したように、遮光膜SF1が、導電膜CF1と、導電膜CF1上に形成された積層膜LF1からなる反射防止膜AN1とを含み、積層膜LF1の各層境界で反射された光の干渉を利用して、導電膜CF1の上面で光が反射することを防止または抑制し、遮光膜SF1の表面を黒色化している場合を考える。このような場合であって、前述した図23を用いて説明した実施の形態1の第2変形例では、保護膜33が形成されると、遮光膜SF1上に、透明導電膜TC1と保護膜33とが積層されることになる。そして、遮光膜SF1上に、透明導電膜TC1と保護膜33とが積層された部分では、黒色化に必要な干渉の条件が満たされなくなり、色調が黒からずれるか、または、導電膜CF1の上面での光の反射率が増加するおそれがある。
あるいは、保護膜33が形成されない場合であっても、遮光膜SF1からなる電極部EP1上に、透明導電膜からなる接続部CN1が積層された部分では、黒色化に必要な干渉の条件が満たされなくなり、色調が黒からずれるか、または、導電膜CF1の上面での光の反射率が増加するおそれがある。
一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、透明導電膜TC1からなる接続部CN1を形成した後、遮光膜SF1からなる電極部EP1およびEP2、ならびに、接続部CN2を形成するので、遮光膜SF1上に、透明導電膜TC1からなる接続部CN1が積層されることがない。そのため、遮光膜SF1が、導電膜CF1と、導電膜CF1上に形成された積層膜LF1とを含む場合でも、色調が黒からずれることを防止または抑制し、導電膜CF1の上面での光の反射率の増加をさらに防止または抑制することができる。
透明導電膜TC1からなる接続部CN1と保護膜33のうち、色調が黒からずれることにより大きな影響を与えるのは、透明導電膜TC1からなる接続部CN1である。そのため、本実施の形態2では、遮光膜SF1上に、保護膜33が積層されているものの、実施の形態1の第2変形例に比べれば、色調が黒からずれることを防止または抑制し、導電膜CF1の上面での光の反射率の増加を防止または抑制することができる。
<駆動電極および検出電極の製造方法>
次に、駆動電極および検出電極の製造方法について説明する。図35〜図37は、実施の形態2における駆動電極および検出電極の製造工程中の断面図である。
本実施の形態2では、図16を用いて説明した工程と同様の工程を行って、基板31を用意した後、図35に示すように、接続部CN1を形成する。
この接続部CN1を形成する工程では、まず、図12を用いて説明した工程と同様の工程を行って、表示領域Ad(図5参照)で、基板31の上面31b上に、透明導電膜TC1を形成する。
この接続部CN1を形成する工程では、次に、透明導電膜TC1をパターニングし、基板31の上面31b上に、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の接続部CN1を形成する。複数の接続部CN1の各々は、透明導電膜TC1からなる。複数の接続部CN1は、X軸方向に間隔を空けて配列される。なお、図35では、複数の接続部CN1のうちいずれかの接続部CN1としての接続部CN11を示している。
次に、図25を用いて説明した工程と同様の工程を行って、図36に示すように、絶縁膜IF1を形成する。この絶縁膜IF1を形成する工程では、表示領域Adで、基板31の上面31b上に、絶縁膜形成用の原料液を、インクジェット法または電界ジェット法により液滴として吐出して塗布することにより、接続部CN11を覆う複数の絶縁膜IF1を形成する。絶縁膜IF1として、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などの、UV硬化性樹脂または熱硬化性樹脂からなる樹脂膜を形成することができる。
次に、図16を用いて説明した工程と同様の工程を行って、図37に示すように、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2を形成する。この複数の電極部EP1および複数の電極部EP2を形成する工程では、表示領域Ad(図5参照)で、基板31の上面31b上に、複数の電極部EP1、複数の電極部EP2(図32参照)、および、複数の接続部CN2を、形成する。そして、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1とを含む駆動電極DRVを、複数個形成し、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2とを含む検出電極TDLを、複数個形成する。すなわち、この工程では、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1、ならびに、複数の検出電極TDLの各々に含まれる複数の電極部EP2および複数の接続部CN2を形成する。接続部CN2の各々は、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる。
この工程では、基板31の上面31bに、平面視において、X軸方向に間隔を空けて配列された複数の電極部EP1を形成する。また、基板31の上面31bに、平面視において、Y軸方向に間隔を空けて配列された複数の電極部EP2を形成し、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2をそれぞれ電気的に接続する複数の接続部CN2を形成する。
このとき、X軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP1が、複数の接続部CN1の各々によりそれぞれ電気的に接続されるように、複数の電極部EP1を形成する。また、複数の接続部CN2のうち、いずれかの接続部CN2としての接続部CN21が、複数の接続部CN1のうち、いずれかの接続部CN1としての接続部CN11を、絶縁膜IF1を介して跨ぐように、複数の接続部CN2を形成する。また、接続部CN21が、複数の電極部EP2のうち、接続部CN11を挟んで両側に配置され、かつ、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP2を電気的に接続するように、複数の接続部CN2を形成する。
その後、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、図33に示すように、基板31の上面31b上に、電極部EP1およびEP2(図32参照)、接続部CN1およびCN2、ならびに、絶縁膜IF1を覆う保護膜33を形成する。
図38は、比較例2における駆動電極および検出電極の製造工程中の断面図である。図38は、導電線CW1(図32参照)の周辺部分を拡大して示す。
比較例2では、金属または合金を主成分として含有する遮光膜SF1からなる電極部EP1およびEP2(図32参照)、ならびに、接続部CN2(図32参照)を形成し、例えば感光性レジストからなる絶縁膜IF1を形成した後、絶縁膜IF1をフォトリソグラフィを用いてパターニングして開口部OP1を形成する。このような場合であって、開口部OP1が、端子部PD1(図18参照)が形成された領域内に内包されないときは、パターン露光された絶縁膜IF1を、現像液を用いて現像する際に、電極部EP1に含まれ、遮光膜SF1からなる導電線CW1の側面が絶縁膜IF1から露出する。そのため、主として導電線CW1の下面において、現像液との間で電気化学反応が起こって導電線CW1の腐食が発生するおそれがある。
あるいは、実施の形態1の第1変形例と同様に、導電線CW1の側面が絶縁膜IF1から露出しないようにするために、端子部PD1を形成し、端子部PD1の平面積を大きくすることにより、平面視において、開口部OP1が、端子部PD1が形成された領域内に内包されるようにする必要がある。
端子部PD1が形成されると、端子部PD1が視認されるか、または、表示領域における透過率が減少することにより、表示領域で表示される画像の視認性が低下する。
一方、本実施の形態2では、図36を用いて説明した工程を行って、絶縁膜IF1を形成した後、図37を用いて説明した工程を行って、金属または合金を主成分として含有する遮光膜からなる電極部EP1およびEP2(図32参照)、ならびに、接続部CN2を形成する。そのため、絶縁膜IF1を形成する工程において、現像液による遮光膜の腐食の発生を防止することができる。また、遮光膜SF1の材質によらず、端子部PD1(図18参照)を形成する必要がないので、端子部PD1が視認されることを防止または抑制し、表示領域Ad(図5参照)における透過率の減少を防止または抑制し、表示領域で表示される画像の視認性を向上させることができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第1変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第1変形例について説明する。
図39は、実施の形態2の第1変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図40は、実施の形態2の第1変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図40は、図39のC−C線に沿った断面図である。
本第1変形例では、図40に示すように、電極部EP1と基板31の上面31bとの間に、電極部EP3が形成されている。電極部EP3は、接続部CN1と電気的に接続され、かつ、電極部EP1と電気的に接続されている。電極部EP3は、透明導電膜TC2からなる。電極部EP3は、接続部CN1と一体的に形成されていてもよい。
これにより、駆動電極DRVの導電性を向上させ、相互容量方式において、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の容量を大きくすることができ、自己容量方式において、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの容量を大きくすることができる。そのため、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
なお、電極部EP2と基板31の上面31bとの間にも、図39に示すように、電極部EP4が形成されていてもよい。電極部EP4は、接続部CN1と同様に、透明導電膜からなるものであってもよい。これにより、電極部EP2の周辺の電界の分布を調整することができ、相互容量方式において、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の容量を大きくすることができ、自己容量方式において、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの容量を大きくすることができる。そのため、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第2変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第2変形例について説明する。
図41は、実施の形態2の第2変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図42は、実施の形態2の第2変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図42は、図41のC−C線に沿った断面図である。
本第2変形例では、図41および図42に示すように、電極部EP3は、接続部CN1と一体的に形成されておらず、接続部CN1と間隔を空けて形成されている。それ以外の点については、図39および図40を用いて説明した実施の形態2の第1変形例と同様にすることができる。
ただし、電極部EP3は、電極部EP1と電気的に接続され、電極部EP1は、接続部CN1と電気的に接続されている。そのため、電極部EP3が、接続部CN1と電気的に接続され、かつ、電極部EP1と電気的に接続されている点において、本第2変形例は、実施の形態2の第1変形例と同様である。
本第2変形例も、実施の形態2の第1変形例と同様の効果を有し、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
<タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第3変形例>
次に、タッチ検出用の駆動電極および検出電極の第3変形例について説明する。
図43は、実施の形態2の第3変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す平面図である。図44は、実施の形態2の第3変形例におけるタッチ検出用の駆動電極および検出電極を示す断面図である。図44は、図43のC−C線に沿った断面図である。
本第3変形例では、図44に示すように、複数の駆動電極DRVの各々に含まれる複数の電極部EP1のうちいずれかの電極部EP1と、基板31の上面31bとの間に、絶縁膜IF3が形成されている。絶縁膜IF3は、絶縁膜IF1の材料と同様の材料からなる。絶縁膜IF3を、絶縁膜IF1と同様に、フォトリソグラフィにより、または、インクジェット法または電界ジェット法により、形成することができる。
また、本第3変形例では、図44に示すように、絶縁膜IF3と基板31の上面31bとの間に、電極部EP3が形成されている。電極部EP3は、接続部CN1とも電気的に接続されておらず、かつ、電極部EP1とも電気的に接続されていない。電極部EP3は、透明導電膜TC2からなる。
また、本第3変形例では、Y軸方向で隣り合う2つの電極部EP3が、接続部CN4により電気的に接続されていてもよい。2つの電極部EP3および接続部CN4は、一体的に形成されていてもよく、接続部CN1と同様に、透明導電膜からなるものであってもよい。これにより、Y軸方向に間隔を空けて配列された複数の電極部EP3と、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP3の間をそれぞれ電気的に接続する複数の接続部CN4と、からなる電極SHLを形成することができる。そのため、例えば後述する図45および図46を用いて説明するように、電極SHLをアクティブシールド用のシールド電極として用いて、タッチ検出の際に液晶表示デバイスからのノイズの影響を低減することができ、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
なお、電極SHLが、固定電位を供給する外部回路と接続されることにより、電極SHLに、固定電位が供給されてもよい。あるいは、電極SHLが、接地されることにより、電極SHLの電位が、接地電位と等しくてもよい。または、電極SHLが、外部回路とは接続されず、電気的に浮遊した状態、すなわちフローティング状態であってもよい。
あるいは、複数の電極部EP3の各々が、電気的に浮遊した状態、すなわちフローティング状態であり、Y軸方向で互いに隣り合う2つの電極部EP3が、接続部CN4により電気的に接続されていなくてもよい。
これらのいずれの場合でも、電極部EP1の周辺の電界の分布を調整することができ、相互容量方式において、駆動電極DRVと検出電極TDLとの間の容量を大きくすることができ、自己容量方式において、駆動電極DRVまたは検出電極TDLの容量を大きくすることができる。そのため、タッチ検出デバイスにおけるタッチ検出の検出感度を向上させることができる。
図45および図46は、実施の形態2の第3変形例におけるアクティブシールドを説明するための図である。
なお、以下では、自己容量方式によるタッチ検出の際のアクティブシールドについて説明するが、相互容量方式によるタッチ検出の際のアクティブシールドについても、同様に行うことができる。
図45に示すように、アクティブシールドを行うシールド回路SHCは、シールド波形印加回路CC1と、電極SHLと、電極SHLとシールド波形印加回路CC1とを接続するスイッチSW1と、を有する。
自己容量方式では、まず、図46に示す期間P1において、RGBの3色を選択する信号SELに対応して色ごとの映像信号SIGを出力する動作を全表示行について実行して1フレームの映像を表示する。
次に、図46に示す期間P2において、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLからなる複数の検出電極TDS(図9および図10参照)に駆動波形を入力して自己容量方式によるタッチ検出動作を実行する。このとき、期間P2において、タッチ検出動作を実行する際に、図45に示すように、スイッチSW1を閉状態、すなわち導通状態とし、電極SHLとシールド波形印加回路CC1とを電気的に接続する。そして、図46に示すように、電極SHLには、複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLからなる複数の検出電極TDSの各々を駆動する駆動波形と同期した同一の波形を入力する。
言い換えれば、タッチ検出動作を行う期間P2に、検出電極TDS(図9および図10参照)に入力される信号と同電位または同位相の信号を、電極SHLに入力する。すなわち、自己容量方式の入力装置を備えた表示装置において、基板31の上面31bに設けられた検出電極TDSに信号(図46のTDS駆動波形)を入力する時に、電極SHLに同電位または同位相の信号(図46のSHL入力波形)を入力する。
言い換えれば、複数の電極部EP1のうち、いずれかの電極部EP1に、タッチ検出用の信号が入力されている時に、当該いずれかの電極部EP1下に絶縁膜IF3を介して形成された電極部EP3に、タッチ検出用の信号と同電位または同位相のアクティブシールド用の信号を入力する。
これにより、検出電極TDSと検出電極TDSの周囲の部分との間の寄生容量を低減させることができる。そのため、検出電極TDSに入力される信号(図46のTDS駆動波形)の応答性が向上し、タッチ検出速度を向上させることができる。あるいは、検出電極TDSで検出される信号(図46のTDS検出波形)における雑音信号、すなわちノイズが低減し、タッチ検出感度を向上させることができる。
なお、自己容量方式によるタッチ検出の際のアクティブシールドを行う場合、シールド波形を印加する電極は、電極SHLに限られない。したがって、例えば駆動電極COML、信号線SGL、走査線GCL、図示しないダミー電極および周辺領域Asに形成された引き回し配線その他の各種の導電性を有する部分のいずれにシールド波形を印加してもよい。このような場合でも、検出電極TDSと、検出電極TDSの周囲の部分との間の寄生容量を低減させることができ、タッチ検出速度を向上させ、タッチ検出感度を向上させることができる。
なお、上記した例では、自己容量方式の入力装置を備えた表示装置にアクティブシールドが適用された例について説明したが、上記したアクティブシールドは、相互容量方式の入力装置を備えた表示装置にも適用可能である。
(実施の形態3)
実施の形態1では、入力装置としてのタッチパネルを、液晶表示装置の対向基板3に設けられ、かつ、表示装置の駆動電極COMLが入力装置の駆動電極として機能しないオンセルタイプのタッチ検出機能付き液晶表示装置に適用した例について説明した。それに対して、実施の形態3では、入力装置としてのタッチパネルを、液晶表示装置の表示面側に外付けすることによって、タッチ検出機能付き液晶表示装置として使用可能な入力装置に適用した例について説明する。
なお、本実施の形態3の入力装置は、液晶表示装置を始めとして、有機EL表示装置などの各種の表示装置の表示面側に外付けすることが可能である。
<入力装置>
図47は、実施の形態3の入力装置を示す断面図である。図47に示す例では、入力装置は、図6に示したタッチ検出機能付き表示デバイスのうち、基板31、保護膜33、および、基板31と保護膜33との間の部分と略同様の構成を有する。
図47に示すように、本実施の形態3の入力装置は、基板31の上面31b上に設けられた複数の駆動電極DRVおよび複数の検出電極TDLと、保護膜33と、を有する。また、本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、複数の駆動電極DRVの各々は、複数の電極部EP1と、複数の接続部CN1(図11参照)と、を含み、複数の検出電極TDLの各々は、複数の電極部EP2と、複数の接続部CN2(図11参照)と、を含む。
本実施の形態3の入力装置も、実施の形態1の表示装置に備えられた入力装置と同様に、複数の電極部EP1および複数の電極部EP2の各々が、金属または合金を主成分として含有し、かつ、メッシュ形状を有するため、実施の形態1の表示装置が有する効果と同様の効果を有する。
また、本実施の形態3の入力装置の変形例として、実施の形態1の各変形例、ならびに、実施の形態2およびその各変形例の表示装置に備えられた入力装置を適用することが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
また、前記実施の形態においては、開示例として液晶表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、有機EL表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることはいうまでもない。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。