JPWO2007102238A1 - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

互いに対向して配置された第１基板（１１）及び第２基板（２１）と、第１基板（１１）及び第２基板（２１）の間に設けられた液晶層（３０）と、第１基板（１１）及び液晶層（３０）の間にマトリクス状に配置された複数の画素電極（１３）と、第２基板（２１）及び液晶層（３０）の間に配置されタッチされた位置を検出するための第１透明電極（２２）と、第１透明電極（２２）及び液晶層（３０）の間に配置され表示用の信号が入力される第２透明電極（２７）とを備え、静電容量結合方式によりタッチされた位置を検出すると共に画像を表示する液晶表示装置（５０）であって、第１透明電極（２２）及び第２透明電極（２７）の間には、容量結合を抑制するためのシールド電極（２５）が設けられている。

Description

本発明は、表示装置に関し、特に、静電結合方式のタッチパネルを備えた表示装置に関するものである。
タッチパネルは、指やペンなどでタッチ（押圧）することによって、コンピュータなどの情報処理装置に対話形式で情報を入力する装置である。
また、タッチパネルは、その動作原理によって、抵抗膜方式、静電容量結合方式、赤外線方式、超音波方式及び電磁誘導結合方式などに分類される。上記抵抗膜方式及び静電容量結合方式のタッチパネルは、低コストで表示装置などに搭載可能であるので、近年よく用られている。
上記抵抗膜方式のタッチパネルは、例えば、互いに対向して配置された一対のガラス基板と、一対のガラス基板の内側の各全面に抵抗膜としてそれぞれ設けられた透明導電膜と、一対のガラス基板の間に挟持され各透明導電膜間に空気層を形成するための絶縁性を有するスペーサーと、タッチされた位置を検出するためのタッチ位置検出回路とを備え、例えば、液晶表示パネルのディスプレイ画面の前面に装着して使用される。
このような構成の抵抗膜方式のタッチパネルでは、ディスプレイ画面の前面をタッチすることにより、各透明導電膜同士が接触（短絡）して、一対の透明導電膜の間に電流が流れることになる。そして、このタッチパネルでは、タッチ位置検出回路が一対の透明導電膜の間に電流が流れたときの電圧の変化に基づいてタッチされた位置を検出する。
しかしながら、上記抵抗膜方式のタッチパネルは、一対の透明導電膜が空気層を介して互いに対向して配置されているので、その空気層によって屈折率の差が大きくなり、光透過率が低下してしまうという欠点を有している。
また、上記静電容量結合方式のタッチパネルは、以下のような構成になっている。
図１２は、一般的な静電容量結合方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置１５０の断面模式図である。
この液晶表示装置１５０は、アクティブマトリクス基板１１０、アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板１２０、及びアクティブマトリクス基板１１０と対向基板１２０との間に設けられた液晶層１３０を備えた液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００の下側に偏光板１０１及び拡散シート１０３を介して設けられたバックライト１０５と、液晶表示パネル１００の上側に偏光板１０２を介して設けられたタッチパネル１４０とを有している。ここで、タッチパネル１４０は、両面テープなどの接着層１０４によって液晶表示パネル１００の上側のディスプレイ画面に固定されている。
また、タッチパネル１４０は、ガラス基板１４１と、ガラス基板１４１の全面に設けられた位置検出用透明電極１４２と、その位置検出用透明電極１４２の周縁部に一定のピッチで設けられた位置検出用電極（不図示）と、タッチ位置を検出するための位置検出回路（不図示）とを備えている。
このタッチパネル１４０では、ディスプレイ画面の前面、すなわち、ガラス基板１４１の表面をタッチすることにより、位置検出用透明電極１４２がタッチされた点で人体の静電容量を介して接地されて、各位置検出用電極と接地点との間の抵抗値に変化が生じることになる。そして、このタッチパネル１４０では、タッチ位置検出回路が各位置検出用電極と接地点との間の抵抗値の変化に基づいてタッチされた位置を検出する。
この液晶表示装置１５０は、ガラス基板（１１１、１２１及び１４１）の枚数が３枚となるので、上記抵抗膜方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置よりも１枚少なくなると共に、上記抵抗膜方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置において存在する一対の透明導電膜の間の空気層が存在しないため、光透過率に優れている。
また、静電容量結合方式のタッチパネルとして、例えば、特許文献１には、タッチ位置検出のための透明導電膜が設けられた第１の透明基板のタッチ面側に、透明接着材によってグレア防止用の第２の透明基板が貼り合わせられて構成された静電容量方式のタッチパネルが開示されている。これによれば、透明導電膜の損傷を防止するとともに、生産性の向上が可能になると記載されている。
しかしながら、上記のようなタッチパネルを表示パネルのディスプレイ画面の前面に装着して使用するタイプの表示装置では、タッチパネル自体によって、装置全体の厚みや重量が大きくなる、或いはコストがかかるという問題があった。
そこで、装置の薄型化や軽量化を図るために、タッチパネルを構成するガラス基板及び位置検出用透明電極を、表示装置を構成する部材と共有させることにより、省略することが知られている。
例えば、特許文献２には、マトリクス状に配列された複数の画素電極を有するアクティブマトリクス基板と、そのアクティブマトリクス基板に対向する透明対向電極とを備えた表示装置において、透明対向電極に対して表示用の電圧又は電流を供給する液晶表示回路と、透明対向電極の複数の箇所から流れる電流を検出する位置検出回路と、これらの回路のいずれか一方を透明共通電極と電気的に導通させるスイッチング回路とを備えたタッチセンサ一体型表示装置が記載されている。
また、特許文献３には、２枚の透明絶縁板の間に、共通透明電極、液晶、表示透明電極を順に積層し、文字や画像を表示すると共に指などの接触物が接触する共通透明電極側に配置される透明絶縁板上の接触部の位置座標を検知するために、共通透明電極の四隅に、接触物と透明絶縁板を介して共通透明電極との間に流れる電流を検出する電流検出器を取り付け、接触物が透明絶縁板上の接触部へ接触することによる静電容量の変化に影響される四隅の電流検出器からの電流信号により接触部の位置座標を計算するための信号処理回路を備えた静電容量式タッチパネル装置が記載されている。
特開平５−３２４２０３号公報 特開２００３−６６４１７号公報 特開２００３−９９１９２号公報
上記特許文献２及び３では、タッチパネルを構成するガラス基板及び位置検出用透明電極を、表示装置を構成する部材と共有させることによって、装置自体の厚みやコストの削減が可能となるものの、表示品位が低下するおそれがある。
以下に、上記表示品位の低下について説明する。
上記特許文献２及び３では、共通対向電極及び共通透明電極が、位置を検出するためのタッチパネル用電極としての機能と、液晶層に電圧を印加するための表示用電極としての機能とを併せ持つ必要がある。ここで、タッチパネル用電極としては電気的に高抵抗であることが要求されるのに対して、表示用電極としては電気的に低抵抗であることが要求される。具体的に、タッチパネル用電極として機能させるためには、表面抵抗として約７００〜２０００Ωが好ましく、表示用電極として機能させるためには、表面抵抗として３０〜１００Ω以下が好ましい。仮に、共通透明電極の表面抵抗が１００Ωを超える場合には、表示文字やパターンに沿って影が延びるシャドーイングという現象が発生して、表示品位が低下するおそれがある。
そのため、タッチパネルを備えた液晶表示装置では、ディスプレイ画面側となる対向基板に、上記位置を検出するためのタッチパネル用電極、及び液晶層に電圧を印加するための表示用の共通電極をそれぞれ独立して形成することが多くなっている。
しかしながら、上記のように、タッチパネル用電極及び共通電極をそれぞれ独立して形成させた液晶表示装置でも、共通電極に入力される表示用信号によって、タッチパネル用電極における位置検出用信号が変動することにより、タッチパネルの位置検出精度が低下して、安定したタッチパネル動作が困難になるおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安定したタッチパネル動作が可能な表示装置を実現することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、タッチされた位置を検出するための第１透明電極と、表示用の信号が入力される第２透明電極との間に、容量結合を抑制するためのシールド電極を設けるようにしたものである。
具体的に本発明に係る表示装置は、互いに対向して配置された第１基板及び第２基板と、上記第１基板及び第２基板の間に設けられた表示媒体層と、上記第１基板及び表示媒体層の間にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、上記第２基板及び表示媒体層の間に配置されタッチされた位置を検出するための第１透明電極と、上記第１透明電極及び表示媒体層の間に配置され表示用の信号が入力される第２透明電極とを備え、静電容量結合方式によりタッチされた位置を検出すると共に画像を表示する表示装置であって、上記第１透明電極及び第２透明電極の間には、該第１透明電極及び第２透明電極の間の容量結合を抑制するためのシールド電極が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、第１基板に設けられた複数の画素電極と、第２基板に設けられた第２透明電極とにそれぞれ所定の表示用の信号を入力して、表示媒体層に所定の電圧を印加することにより、画像が表示されて、表示装置が構成されることになる。
また、第２基板の表示媒体層と反対側の表面をタッチすることにより、第１透明電極がタッチされた位置で第２基板及びタッチした人体の静電容量を介して接地され、例えば、第１透明電極の周囲に設けられた各位置検出用電極と接地点との間の抵抗値が変化することになる。そして、この抵抗値の変化に基づいてタッチされた位置が検出され、静電容量結合方式のタッチパネルが構成されることになる。
さらに、タッチ位置を検出する第１透明電極と表示用の信号が入力される第２透明電極との間に、それらの間の容量結合を抑制するためのシールド電極が設けられているので、第２透明電極に入力される表示用の信号に起因する第１透明電極での位置検出用信号の変動が抑制される。そのため、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
したがって、安定したタッチパネル動作が可能な表示装置を実現することが可能になる。
上記シールド電極は、接地されるように構成されていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極がグランドに接続されることにより、そのシールド電極によって、第２透明電極に入力される表示用信号がタッチされた位置を検出するための第１透明電極に影響を与えにくくなる。
上記シールド電極は、透明導電膜により形成されていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極が透明になるので、シールド電極を第２基板の全面に形成することが可能になる。
上記透明導電膜は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、又は、酸化インジウムと酸化マグネシウムとの化合物により形成されていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極を一般的な透明導電膜により形成することが可能になる。
上記透明導電膜は、上記第１透明電極と同じ形状に、又は、上記第１透明電極よりも大きく形成されていてもよい。
上記構成によれば、第１透明電極と同様に、シールド電極を第２基板に容易に形成することが可能になる。
上記透明導電膜は、上記第２透明電極と同じ形状に、又は、上記第２透明電極よりも大きく形成されていてもよい。
上記構成によれば、第２透明電極と同様に、シールド電極を第２基板に容易に形成することが可能になる。
上記シールド電極は、上記各画素電極の間に設けられていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極が各画素電極に重ならないように形成されるので、シールド電極による各画素の透過率の低下が抑制される。
上記シールド電極は、ストライプ状に形成されていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極が各画素電極の間にストライプ状に形成されるので、シールド電極による各画素の透過率の低下が具体的に抑制される。
上記シールド電極は、格子状に形成されていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極が各画素電極の間に格子状に形成されるので、シールド電極による各画素の透過率の低下が具体的に抑制される。
上記シールド電極は、遮光性を有する金属膜により形成されていてもよい。
上記構成によれば、遮光性を有する金属膜により形成されたシールド電極が各画素電極の間に設けられているので、シールド電極が遮光性を有していても、シールド電極による各画素の透過率の低下が抑制される。
上記金属膜は、クロム、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル及びアルミニウムの少なくとも１つの金属元素を含んでいてもよい。
上記構成によれば、シールド電極を一般的な金属材料により形成することが可能になる。
上記シールド電極及び第１透明電極の間には、第１絶縁層が設けられ、上記シールド電極及び第２透明電極の間には、第２絶縁層が設けられていてもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極とが第１絶縁層によって電気的に絶縁され、シールド電極と第２透明電極とが第２絶縁層によって電気的に絶縁されることにより、第２透明電極に入力される表示用の信号に起因する第１透明電極での位置検出用信号の変動が具体的に抑制される。
上記第１絶縁層は、カラーフィルター層を有し、上記第２絶縁層は、有機絶縁層であってもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極とがカラーフィルター層によって電気的に絶縁されるので、例えば、カラー表示装置の場合には、シールド電極と第１透明電極との間に別途絶縁層を設ける必要がなくなる。また、シールド電極と第２透明電極とが有機絶縁層によって電気的に絶縁されるので、シールド電極と第２透明電極とを一般的な合成樹脂などによって電気的に絶縁することが可能になる。さらに、第２基板上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上の第２透明電極がより平面状に形成される。これにより、表示媒体層に接する第２透明電極が平面状に形成され、表示媒体層が正常に機能するので、表示品位が向上する。
上記第１絶縁層は、上記シールド電極及びカラーフィルター層の間に有機絶縁層を有していてもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極との間の第１絶縁層がカラーフィルター層と有機絶縁層との積層膜になるので、シールド電極と第１透明電極との間における電気的な絶縁性が向上する。また、第２基板上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上のシールド電極がより平面状に形成される。
上記第１絶縁層は、上記第１透明電極及びカラーフィルター層の間に無機絶縁層を有していてもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極との間の第１絶縁層がカラーフィルター層と無機絶縁層との積層膜になるので、シールド電極と第１透明電極との間における電気的な絶縁性が向上する。また、カラーフィルター層は、一般に有機材料により形成されるので、第１透明電極及びカラーフィルター層の間に無機絶縁層を設けることにより、仮に、カラーフィルター層に有機系の不純物が含まれたとしても、その有機系の不純物に起因する第１透明電極での位置検出精度の低下が抑制される。
上記第１絶縁層は、無機絶縁層であり、上記第２絶縁層は、上記シールド電極側に設けられたカラーフィルター層、及び上記第２透明電極側に設けられた有機絶縁層であってもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極とが無機絶縁層によって電気的に絶縁されるので、シールド電極と第２透明電極とを一般的な無機絶縁膜によって電気的に絶縁することが可能になる。また、シールド電極と第２透明電極とがカラーフィルター層及び有機絶縁層の積層膜によって電気的に絶縁されるので、シールド電極と第２透明電極との間における電気的な絶縁性が向上する。さらに、第２基板上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上の第２透明電極がより平面状に形成される。これにより、表示媒体層に接する第２透明電極が平面状に形成され、表示媒体層が正常に機能するので、表示品位が向上する。
上記第２基板及び第１透明電極の間には、カラーフィルター層が設けられ、上記第１絶縁層は、無機絶縁層であり、上記第２絶縁層は、有機絶縁層であってもよい。
上記構成によれば、シールド電極と第１透明電極とが無機絶縁層によって電気的に絶縁され、シールド電極と第２透明電極とが有機絶縁層によって電気的に絶縁されることにより、第２透明電極に入力される表示用の信号に起因する第１透明電極での位置検出用信号の変動が具体的に抑制される。また、第２基板及び第１透明電極の間にカラーフィルター層が設けられているので、容量結合を抑制するためのシールド電極の構成に関係することなくカラー表示が可能になる。さらに、第２基板上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上の第２透明電極がより平面状に形成される。これにより、表示媒体層に接する第２透明電極が平面状に形成され、表示媒体層が正常に機能するので、表示品位が向上する。
上記第１透明電極及びカラーフィルター層の間には、絶縁層が設けられていてもよい。
上記構成によれば、絶縁層が無機絶縁層の場合には、カラーフィルター層が一般に有機材料により形成されるので、第１透明電極及びカラーフィルター層の間に無機絶縁層を設けることにより、仮に、カラーフィルター層に有機系の不純物が含まれたとしても、その有機系の不純物に起因する第１透明電極での位置検出精度の低下が抑制される。また、絶縁層が有機絶縁層の場合には、第２基板上にカラーフィルター層を形成して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上の第１透明電極がより平面状に形成される。
上記第１基板及び第２基板は、透明な絶縁材料により形成されていてもよい。
上記構成によれば、第１基板及び第２基板がガラス基板やプラスチック基板などの絶縁基板により形成される。
本発明によれば、タッチされた位置を検出するための第１透明電極と、表示用の信号が入力される第２透明電極との間に、容量結合を抑制するためのシールド電極が設けられているので、安定したタッチパネル動作が可能な表示装置を実現することができる。
図１は、実施形態１に係るタッチパネル表示装置５０の断面模式図である。 図２は、液晶表示装置５０を構成するタッチパネル基板２０ａを部分的に示した平面模式図である。 図３は、図２中のIII−III断面におけるタッチパネル基板２０ａの断面模式図である。 図４は、タッチパネル基板２０ａの位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを示した平面模式図である。 図５は、一般的な静電容量結合方式タッチセンサの動作原理を説明するための模式図である。 図６は、液晶表示装置５０におけるタッチパネルの動作原理を説明するための模式図である。 図７は、実施形態２に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｂの断面模式図である。 図８は、実施形態３に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｃの断面模式図である。 図９は、実施形態４に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｄの断面模式図である。 図１０は、実施形態５に係る液晶表示装置のタッチパネル基板を構成するシールド電極２５ａの平面模式図である。 図１１は、実施形態６に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｅの断面模式図である。 図１２は、従来のタッチパネル表示装置１５０の断面模式図である。
符号の説明
Ｉａ 第１絶縁層
Ｉｂ 第２絶縁層
１１ 第１基板
１３ 画素電極
２１ 第２基板
２２ 第１透明電極
２３，２３ａ，２３ｂ 無機絶縁層
２４ カラーフィルター層
２４ｃ，２５ シールド電極
２６，２６ａ，２６ｂ 有機絶縁層
２７ 第２透明電極
３０ 液晶層（表示媒体層）
５０ 液晶表示装置
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態では、表示装置として、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置を例に説明する。但し、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
《発明の実施形態１》
図１〜図６は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。具体的に、図１は、本実施形態に係る液晶表示装置５０の断面模式図である。また、図２は、液晶表示装置５０を構成するタッチパネル２０ａの部分的に示した平面模式図であり、図３は、図２中のIII−III線に沿った断面模式図である。
液晶表示装置５０は、図１に示すように、アクティブマトリクス基板１０と、そのアクティブマトリクス基板１０に対向して配置されたタッチパネル基板２０ａと、それらアクティブマトリクス基板１０及びタッチパネル基板２０ａの間に表示媒体層として設けられた液晶層３０と、アクティブマトリクス基板１０の下側に偏光板１及び拡散シート３を介して設けられたバックライト５と、タッチパネル基板２０ａの上側に設けられた偏光板２とを備えている。
アクティブマトリクス基板１０は、第１基板１１と、その第１基板１１上に設けられたＴＦＴアレイ１２とを備えている。
ＴＦＴアレイ１２は、第１基板１１上に相互に平行に延びるように設けられた複数のゲート線（不図示）と、それらのゲート線と直交する方向に相互に平行に延びるように設けられた複数のソース線（不図示）と、各ゲート線の間にゲート線と平行に延びるように設けられた容量線（不図示）と、ゲート線及びソース線の各交差部分に設けられたＴＦＴ（不図示）と、各ＴＦＴに対応して隣り合う一対のゲート線及び隣り合う一対のソース線で囲われる領域に設けられた画素電極１３とを備えている。
また、アクティブマトリクス基板１０は、第１基板１１上に、ゲート絶縁膜（不図示）及び層間絶縁膜（不図示）が順に積層された多層積層構造となっている。そして、第１基板１１と上記ゲート絶縁膜との層間には、ゲート線及び容量線が設けられている。ゲート線は、各ＴＦＴに対応してソース線の延びる方向に突出したゲート電極（不図示）を有している。上記ゲート絶縁膜と上記層間絶縁膜との層間には、ＴＦＴを構成する半導体層（不図示）、その半導体層の上層にそれぞれ配置するソース線、各ＴＦＴに対応してソース線からゲート線の延びる方向に突出したソース電極（不図示）、及びそのソース電極と対峙するドレイン電極（不図示）が設けられている。上記層間絶縁膜の上層には、ドレイン電極にコンタクトホールを介して接続された画素電極１３が設けられ、さらに、画素電極１３の上層には、配向膜が設けられている。上記ドレイン電極は、容量線が配設されている領域まで延設され、容量線と対向する部分が補助容量電極となっている。そして、その補助容量電極は、ゲート絶縁膜を介して容量線と共に補助容量を構成している。
タッチパネル基板２０ａは、図１に示すように、第２基板２１上に、第１透明電極２２、第１絶縁層Ｉａ、シールド電極２５、第２絶縁層Ｉｂ及び第２透明電極２７が順に積層された多層積層構造となっている。
第１透明電極２２は、タッチされた位置を検出するための電極であり、その表面抵抗がタッチパネルとして十分に機能させるために７００〜２０００Ωになっている。ここで、第１透明電極２２の表面抵抗は、７００〜２０００Ωであるので、第１透明電極２２において位置検出用の信号が確実に発生して、その位置検出用の信号を後述する位置検出用回路に伝えることができる。これとは反対に、第１透明電極２２の表面抵抗が７００Ω未満の場合、又は、２０００Ωを超えた場合には、タッチされた位置を正確に検出することが困難である。なお、表面抵抗（Ω）とは、単位面積当たりの電気抵抗であり、シート抵抗とも呼ばれ、Ω／□、Ω／ｓｑ．（オームパースクエア）という単位でも表現される。
第１絶縁層Ｉａは、第１透明電極２２側に設けられた無機絶縁層２３と、シールド電極２５側に設けられたカラーフィルター層２４とを備えている。
カラーフィルター層２４は、アクティブマトリクス基板１０上の画素電極１３に対応して、赤、緑及び青のうちの１色が配設された着色層２４ａと、各着色層２４ａの間に設けられたブラックマトリクス２４ｂとを備えている。
第２絶縁層Ｉｂは、有機絶縁層２６により構成されている。
第２透明電極２７は、表示用の信号が供給される共通電極であり、その表面抵抗が表示品位を保持するために３０〜１００Ωになっている。
シールド電極２５は、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間の容量結合を抑制するための電極である。そして、シールド電極２５は、装置内の回路のグランドなどに接続して接地されるように、又は、所定の電圧を有する信号が入力されるように構成されている。これによれば、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間の容量結合を抑制することができるので、第１透明電極２２における位置検出用の信号を、後述する位置検出用回路に確実に伝えることができ、位置検出精度を向上させることができる。
また、第１透明電極２２は、図４に示すように、矩形状に形成され、その各角部に電気的に接続された位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを備えている。
また、タッチパネル基板２０ａは、図２及び図３に示すように、各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから延びる位置検出用配線２９と、その位置検出用配線２９の末端である位置検出用配線端子部３０と、第１透明電極２２の周端を覆うように設けられた額縁部２８とを有している。
液晶層３０は、電気光学特性を有する液晶分子を含むネマチック液晶材料などにより構成されている。
この液晶表示装置５０は、各画素電極１３毎に１つの画素が構成されており、各画素において、ゲート線からゲート信号が送られてＴＦＴをオン状態としたときに、ソース線からソース信号が送られてソース電極及びドレイン電極を介して、画素電極１３に所定の電荷を書き込まれ、画素電極１３と第２透明電極２７との間で電位差が生じることになり、液晶層３０からなる液晶容量、及び補助容量に所定の電圧が印加されるように構成されている。そして、液晶表示装置５０では、その印加電圧の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変わることを利用して、バックライト５から入射する光の透過率を調整することにより、画像が表示される。
次に、液晶表示装置５０のタッチパネルとしての動作について説明する。
タッチパネル基板２０ａの表面、すなわち、偏光板２の表面をペンや指によって触れた場合には、第１透明電極２２が人を介してグランド（接地面）と容量的に結合して、第１透明電極２２において定常電流が流れる。ここでいう容量とは、偏光板２及び第１透明電極２２の間の容量と、並びに、人及び接地面の間に存在する容量との総和である。なお、タッチパネル基板２０ａの表面に触れていない場合には、位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから同じ大きさの電圧が印加されるため、第１透明電極２２において定常電流が流れない。
そして、容量結合した接触部分と第１透明電極２２の各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとの間における電気抵抗は、接触部分と各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとの間の距離に比例する。したがって、第１透明電極２２の各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを介して、接触部分と位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとの間の各距離に比例した電流が流れることになる。これらの電流の大きさを検出すれば、接触部分の位置座標を求めることができる。
具体的に図５を参照しながら、本発明で採用する静電容量結合方式による位置検出方法の基本原理を説明する。
図５では、説明を簡単にするため、電極Ａ及びＢに挟まれた１次元抵抗体が示されている。実際の表示装置では、２次元的な広がりを持つ第１透明電極２２がこの１次元抵抗体と同様の機能を発揮することになる。
電極Ａ及びＢのそれぞれには、電流−電圧変換用の抵抗ｒが接続されている。電極Ａ及びＢは、位置検出回路に接続されている。
電極Ａとグランドとの間、及び電極Ｂとグランドとの間には、同相同電位の電圧（交流ｅ）が印加されている。このとき、電極Ａ及びＢは常に同電位にあるため、電極Ａと電極Ｂとの間を電流は流れない。
そして、仮に、指で位置Ｘをタッチしたとすると、指によってタッチされた位置Ｘから電極Ａまでの抵抗をＲ1、位置Ｘから電極Ｂまでの抵抗をＲ2、Ｒ＝Ｒ1＋Ｒ2とする。このとき、人のインピーダンスをＺとし、電極Ａを流れる電流をｉ1、電極Ｂを流れる電流をｉ2とした場合、以下の式が成立する。
ｅ＝ｒｉ1＋Ｒ1ｉ1＋（ｉ1＋ｉ2）Ｚ （式１）
ｅ＝ｒｉ2＋Ｒ2ｉ2＋（ｉ1＋ｉ2）Ｚ （式２）
上記の（式１）及び（式２）から、以下の（式３）及び（式４）が得られる。
ｉ1（ｒ＋Ｒ1）＝ｉ2（ｒ＋Ｒ2） （式３）
ｉ2＝ｉ1（ｒ＋Ｒ1）／（ｒ＋Ｒ2） （式４）
（式４）を（式１）に代入すると、以下の（式５）が得られる。
ｅ＝ｒｉ1＋Ｒ1ｉ1＋（ｉ1＋ｉ1（ｒ＋Ｒ1）／（ｒ＋Ｒ2））Ｚ
＝ｉ1（Ｒ（Ｚ＋ｒ）＋Ｒ1Ｒ2＋２Ｚｒ＋ｒ2）／（ｒ＋Ｒ2） （式５）
上記（式５）から、以下の（式６）が得られる。
ｉ1＝ｅ（ｒ＋Ｒ2）／（Ｒ（Ｚ＋ｒ）＋Ｒ1Ｒ2＋２Ｚｒ＋ｒ2） （式６）
同様にして、以下の（式７）が得られる。
ｉ2＝ｅ（ｒ＋Ｒ1）／（Ｒ（Ｚ＋ｒ）＋Ｒ1Ｒ2＋２Ｚｒ＋ｒ2） （式７）
ここで、Ｒ1、Ｒ2の比を全体の抵抗Ｒを用いて表すと、以下の（式８）が得られる。
Ｒ1／Ｒ＝（２ｒ／Ｒ＋１）ｉ2／（ｉ1＋ｉ2）−ｒ／Ｒ （式８）
ここで、ｒとＲは既知であるので、電極Ａを流れる電流ｉ1と電極Ｂを流れる電流ｉ2とを測定によって求めれば、（式８）からＲ1／Ｒを決定することができる。なお、Ｒ1／Ｒは、指で接触した人間を含むインピーダンスＺに依存しない。したがって、インピーダンスＺがゼロ、無限大でない限り、（式８）が成立し、人、材料による変化、状態を無視できる。
次に、図６を参照しながら、上記１次元の場合における関係式を２次元の場合に拡大した場合を説明する。ここで、第１透明電極２２の各角部（４隅）には、図４に示すように、位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが形成されている。これらの位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、位置検出用配線２９及び位置検出用配線端子部３０を介して位置検出回路に接続されている。
この位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤには、同相同電位の交流電圧が印加され、指などの接触によって第１透明電極２２の４隅を流れる電流をそれぞれｉ1、ｉ2、ｉ3及びｉ4とする。この場合、前述の計算と同様の計算により、以下の式が得られる。
Ｘ＝ｋ1＋ｋ2・（ｉ2＋ｉ3）／（ｉ1＋ｉ2＋ｉ3＋ｉ4） （式９）
Ｙ＝ｋ1＋ｋ2・（ｉ2＋ｉ3）／（ｉ1＋ｉ2＋ｉ3＋ｉ4） （式１０）
ここで、Ｘは、第１透明電極２２上におけるタッチされた位置のＸ座標、Ｙは、第１透明電極２２上におけるタッチされた位置のＹ座標である。また、ｋ1は、オフセット、ｋ2は、倍率である。ｋ1及びｋ2は、人のインピーダンスに依存しない定数である。
そして、上記（式９）及び（式１０）に基づけば各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを流れるｉ1、ｉ2、ｉ3及びｉ4の測定値から接触位置を決定することができる。
上記の例では、第１透明電極２２の４隅に電極を配置し、各電極を流れる電流を測定することにより、２次元的な広がりを持つ面上における接触位置を検出しているが、第１透明電極２２の電極数は４つに限られるものではない。２次元的な位置検出に必要な電極の最低数は３であるが、電極の数を５以上に増加させることにより、位置検出の精度を向上させることができる。
上述した原理にしたがって、接触位置の座標を決定するには、第１透明電極２２に設けた複数の位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを流れる電流の値を測定する必要がある。
次に、本発明に係る液晶表示装置５０の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、アクティブマトリクス基板作製工程と、タッチパネル基板作製工程と、液晶表示パネル作製工程とを備えている。
＜アクティブマトリクス基板作製工程＞
まず、ガラス基板やプラスチック基板などの第１基板１１上の基板全体に、アルミニウムなどの金属膜（厚さ１５００Å程度）をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下、「ＰＥＰ技術」と称する）によりパターン形成して、ゲート線、ゲート電極及び容量線を形成する。
さらに、ゲート線、ゲート電極及び容量線上の基板全体に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜（厚さ４０００Å程度）などを成膜し、ゲート絶縁膜を形成する。
続いて、ゲート絶縁膜上の基板全体に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン膜（厚さ１５００Å程度）と、リンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜（厚さ４００Å程度）とを連続して成膜し、その後、ＰＥＰ技術により島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層及びｎ＋アモルファスシリコン層からなる半導体層を形成する。
そして、半導体層が形成されたゲート絶縁膜上に、アルミニウム、チタンなどからなる金属膜（厚さ１５００Å程度）をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線、ソース電極及びドレイン電極を形成する。
次いで、ソース電極及びドレイン電極をマスクとしてｎ＋アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部を形成する。
さらに、ソース電極及びドレイン電極が形成されたゲート絶縁膜上の基板全体に、スピン塗布法を用いて感光性アクリル樹脂膜（厚さ３μｍ程度）などを塗布し、層間絶縁膜を形成する。
その後、層間絶縁膜のドレイン電極に対応する部分をエッチング除去して、コンタクトホールを形成する。
続いて、層間絶縁膜上の基板全体に、多結晶のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明導電膜（厚さ１０００Å程度）をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、画素電極１３を形成する。
最後に、画素電極１３が形成された基板全体に、ポリイミド樹脂を厚さ５００Å程度で塗布して、ラビング法により、その表面に配向処理を施して配向膜を形成する。
上記のようにして、第１基板１１上にＴＦＴアレイ層１２が形成されたアクティブマトリクス基板１０を作製することができる。
なお、第１基板１１には、複数の画素電極１３がマトリクス状に配列した表示領域の外側に広がった領域があり、その領域には、表示領域内の（画素用）ＴＦＴを駆動して各画素電極１３に所定の電荷を供給するための駆動回路（ゲートドライバ及びソースドライバ）が配置されている。そして、好ましい態様では、駆動回路を構成するＴＦＴを、表示領域内の画素用ＴＦＴと同一工程で形成するので、駆動回路の動作速度を高めるために、半導体層を多結晶シリコン膜により構成することが好ましい。さらに、ＴＦＴの動作速度をできるだけ高めるには、ＣＧＳ（Continuous Grain Silicon、連続粒界シリコン）膜を用いてＴＦＴを作製することが望ましい。
＜タッチパネル基板作製工程＞
まず、ガラス基板やプラスチック基板などの第２基板２１上に、非晶質のＩＴＯ膜又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜からなる透明導電膜（厚さ５０〜１５０Å）を、表面抵抗が７００〜２０００Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、第１透明電極２２を形成する。この透明導電膜は、上記所定の表面抵抗になれば、多結晶ＩＴＯ膜、Ｉｎ2Ｏ3膜、Ｍｇ及びＺｎＯが含有した膜などであってもよい。
ここで、第１透明電極２２の厚さは、５０〜１５０Å以下であるので、第１透明電極２２において位置検出用の信号が確実に発生して、その位置検出用の信号を、位置検出用回路に確実に伝えることができる。これとは反対に、第１透明電極２２の厚さが５０Å未満の場合には、第１透明電極２２の電気抵抗分布が悪化し、タッチされた位置を正確に検出することは困難である。また、第１透明電極２２の厚さが１５０Åを超えた場合には、第１透明電極２２の透過率が大幅に低下して、表示品位が低下するおそれがある。
また、非晶質のＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜は、一般的に、多結晶性のＩＴＯ膜よりも電気的に高抵抗であるので、表示用の信号が供給される第２透明電極２７が、多結晶性のＩＴＯ膜によって形成される一般的な場合には、タッチ位置を検出する第１透明電極２２が、第２透明電極２７よりも電気的に高抵抗になる。
続いて、第１透明電極２２の周端に沿って、ＩＴＯ膜などからなる透明導電膜（厚さ３０００Å程度）を表面抵抗が３〜７Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、額縁部２８を形成する。
さらに、第１透明電極２２及び額縁部２８が形成された基板上に、Ａｇ合金（厚さ３０００Å程度）を表面抵抗が０．１５〜０．３Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、位置検出用配線２９、位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ、並びに位置検出用配線端子部３０を形成する。
その後、位置検出用配線端子部３０を除く領域に、ＳｉＯ２膜などからなる無機絶縁層２３（厚さ１５００Å程度）を、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、タッチパネル層全体を覆うように形成する。これによれば、次に形成される有機絶縁層、すなわち、カラーフィルター層２４を構成する有機系材料に有機系の不純物が含まれたとしても、その有機系の不純物に起因する第１透明電極２２での位置検出精度の低下を抑制することができる。なお、第１透明電極２２による位置検出精度が十分であれば、無機絶縁層２３を省略することができる。
次いで、位置検出用配線２９、位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ、並びに位置検出用配線端子部３０が形成された基板全体に、印刷法を用いて黒色顔料を含んだ感光性レジスト材料などを厚さ１〜２μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成してブラックマトリクス２４ｂを形成する。
そして、ブラックマトリクス２４ｂが形成された基板全体に、赤、緑及び青の顔料のうちのいずれかが分散された感光性レジスト材料などを厚さ１〜３μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、選択した色の着色層２４ａを形成する。さらに、他の２色についても同様な工程を繰り返して、各画素に１色の着色層２４ａが配設したカラーフィルター層２４を形成する。
続いて、基板全体に、非晶質のＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜などからなる透明導電膜（厚さ１５００Å程度）を、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、シールド電極２５を形成する。また、この透明導電膜は、多結晶ＩＴＯ膜、Ｉｎ2Ｏ3膜、Ｍｇ及びＺｎＯが含有した膜などであってもよい。さらに、シールド電極２５は、上記のように１５００Å程度の膜厚に形成したが、パネルサイズにより任意の抵抗値になるように膜厚を設定してもよい。ここで、シールド電極２５は、第２透明電極２７と同じ形状に、又は、第２透明電極２７よりも大きく形成される。
次いで、基板全体に、スピン塗布法を用いて感光性アクリル樹脂膜を厚さ３０μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して有機絶縁層２６を形成する。これによれば、第２基板２１上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層２６を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層２６によって段差が小さくなるので、有機絶縁層２６上の第２透明電極２７をより平面状に形成することができる。これにより、後述する配向膜（不図示）を介して液晶層に接する第２透明電極２７が平面状に形成され、液晶層３０の液晶分子が正常に配向するので、表示品位を向上させることができる。
さらに、基板全体に、多結晶のＩＴＯ膜などからなる透明導電膜（厚さ１５００Å程度）を、表面抵抗が３０〜１００Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、第２透明電極２７を形成する。
最後に、第２透明電極２７が形成された基板全体に、ポリイミド樹脂を厚さ５００Å程度で塗布して、ラビング法により、その表面に配向処理を施して配向膜を形成する。
上記のようにして、タッチパネル基板２０ａを作製することができる。
＜液晶表示パネル作製工程＞
まず、アクティブマトリクス基板作製工程で作製したアクティブマトリクス基板１０、及びタッチパネル基板作製工程で作製したタッチパネル基板２０ａの一方の基板にスクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンに塗布して、他方の基板に液晶層３０の厚さに相当する直径を持ち、樹脂やシリカなどからなる球状のスペーサーを散布する。
その後、アクティブマトリクス基板１０とタッチパネル基板２０ａとを貼り合わせ、シール材料を硬化させ、空セルを形成する。
続いて、空セルのアクティブマトリクス基板１０及びタッチパネル基板２０ａの間に、減圧法により液晶材料を注入し液晶層３０を形成する。その後、液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布して、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂を硬化して、注入口を封止して液晶表示パネルを作製する。
次いで、作製された液晶表示パネルのアクティブマトリクス基板１０側の表面に偏光板１、拡散シート３及びバックライト５を、タッチパネル基板２０ａ側の表面に偏光板２を、それぞれ取り付ける。
以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置５０を製造することができる。
次に、具体的に行った実験について説明する。
詳細には、本発明の実施例として、上記実施形態と同様な構成の液晶表示装置５０を準備して、シールド電極２５を接地させた場合、及び本発明の比較例として、タッチパネル基板２０ａのシールド電極２５を省略した場合におけるタッチパネルの位置検出精度を検証した。
シールド電極２５を備えない液晶表示装置では、位置検出精度にばらつきが多く、位置検出精度が悪かったのに対し、シールド電極２５を接地させた場合では、位置検出精度が３倍程度向上した。これにより、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間に、シールド電極２５を設けることにより、安定したタッチパネル動作が可能になることが確認できた。
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、第１基板１１に設けられた複数の画素電極１３と、第２基板２１に設けられた第２透明電極２７とにそれぞれ所定の表示用の信号を入力して、液晶層３０に所定の電圧を印加することにより、画像が表示されて、表示装置が構成されることになる。
また、第２基板２１の偏光板２の表面をタッチすることにより、第１透明電極２２がタッチされた位置で第２基板２１及びタッチした人体の静電容量を介して接地され、例えば、第１透明電極２２の周囲に設けられた各位置検出用電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤと接地点との間の抵抗値が変化することになる。そして、この抵抗値の変化に基づいてタッチされた位置が検出され、静電容量結合方式のタッチパネルが構成されることになる。
さらに、タッチ位置を検出する第１透明電極２２と表示用の信号が入力される第２透明電極２７との間に、それらの間の容量結合を抑制するためのシールド電極２５が設けられているので、第２透明電極２７に入力される表示用の信号に起因する第１透明電極２２での位置検出用信号の変動を抑制することができる。そのため、第１透明電極２２で発生した位置検出用信号が位置検出用回路に確実に伝えられるので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。したがって、安定したタッチパネル動作が可能な液晶表示装置を実現することができる。
また、タッチ位置を検出する第１透明電極２２は、第２透明電極２７よりも電気的に高抵抗になるように構成されているので、位置検出用の信号が第１透明電極２２において確実に発生すると共に、表示用の信号を第２透明電極２７を介して液晶層３０に速やかに供給することができる。そのため、液晶表示装置５０は、タッチパネル機能を有していても、シャドーイングの発生が抑えられ、表示品位の低下を抑制することができる。
本実施形態では、第１絶縁層Ｉａが、第１透明電極２２側に設けられた無機絶縁層２３とシールド電極２５側に設けられたカラーフィルター層２４とにより構成されているものを例示したが、本発明は、第１絶縁層Ｉａがカラーフィルター層２４のみにより構成されていてもよい。これによれば、シールド電極２５と第１透明電極２２との間に別途絶縁層を設ける必要がなくなる。
また、シールド電極２５と第２透明電極２７とが有機絶縁層２６によって電気的に絶縁されるので、シールド電極２５と第２透明電極２７とを一般的な合成樹脂などによって電気的に絶縁することができる。
《発明の実施形態２》
図７は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｂの断面模式図である。なお、以下の各実施形態において図１〜図６と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置は、上記実施形態１のタッチパネル基板２０ａの代わりに、タッチパネル基板２０ｂを備えている。
タッチパネル基板２０ｂでは、上記実施形態１のタッチパネル基板２０ａにおけるカラーフィルター層２４とシールド電極２５との位置関係が反対になっている。そして、タッチパネル基板２０ｂのそれ以外の構成は、タッチパネル基板２０ａと同じになっている。
また、タッチパネル基板２０ｂは、上記実施形態１のタッチパネル基板作製工程におけるカラーフィルター層２４を形成する工程とシールド電極２５を形成する工程とを入れ替えるだけで作製されるので、その作製方法の説明を省略する。
本実施形態のタッチパネル基板２０ｂを備えた液晶表示装置によれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０と同様に、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間にシールド電極２５が設けられているので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
そして、シールド電極２５と第１透明電極２２とが無機絶縁層２３によって電気的に絶縁されるので、シールド電極２５と第２透明電極２２とを一般的な無機絶縁膜によって電気的に絶縁することができる。また、シールド電極２５と第２透明電極２７とがカラーフィルター層２４及び有機絶縁層２６の積層膜によって電気的に絶縁されるので、シールド電極２５と第２透明電極２７との間における電気的な絶縁性が向上する。さらに、第２基板２１上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層２６を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層２６によって段差が小さくなるので、有機絶縁層２６上の第２透明電極２７がより平面状に形成される。これにより、液晶層３０に接する第２透明電極２７が平面状に形成され、液晶層３０の液晶分子が正常に配向するので、表示品位を向上させることができる。
《発明の実施形態３》
図８は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｃの断面模式図である。
本実施形態の液晶表示装置は、上記実施形態１のタッチパネル基板２０ａの代わりに、タッチパネル基板２０ｃを備えている。
タッチパネル基板２０ｃでは、上記実施形態１のタッチパネル基板２０ａにおけるカラーフィルター層２４とシールド電極２５との間に有機絶縁層２６ａが設けられ、シールド電極２５が一対の有機絶縁層２６ａ及び２６ｂに挟持されている。そして、タッチパネル基板２０ｃのそれ以外の構成は、タッチパネル基板２０ａと同じになっている。
本実施形態のタッチパネル基板２０ｃを備えた液晶表示装置によれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０と同様に、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間にシールド電極２５が設けられているので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
そして、第１透明電極２２とシールド電極２５との間の第１絶縁層Ｉａが無機絶縁膜２３、カラーフィルター層２４、及び有機絶縁層２６ａの積層膜になるので、シールド電極２５と第１透明電極２２との間における電気的な絶縁性が向上する。また、第２基板２１上に種々の薄膜を積層して、仮に、有機絶縁層２６ａを形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層２６ａによって段差が小さくなるので、有機絶縁層２６ａ上のシールド電極２５をより平面状に形成することができる。
《発明の実施形態４》
図９は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｄの断面模式図である。
本実施形態の液晶表示装置は、上記実施形態１のタッチパネル基板２０ａの代わりに、タッチパネル基板２０ｄを備えている。
タッチパネル基板２０ｄは、図９に示すように、第１基板２１上に、カラーフィルター層２４、無機絶縁層２３ａ、第１透明電極２２、第１絶縁層Ｉａである無機絶縁層２３ｂ、シールド電極２５、第２絶縁層Ｉｂである有機絶縁層２６及び第２透明電極２７が順に積層された多層積層構造となっている。
次に、タッチパネル基板２０ｄの作製方法について説明する。なお、本実施形態のタッチパネル基板２０ｄは、上記実施形態１のタッチパネル基板作製工程における各工程を組み合わせれば作製可能であるので、タッチパネル基板２０ｄの作製方法の概略を説明する。
まず、ガラス基板やプラスチック基板などの第２基板２１上に、印刷法を用いて黒色顔料を含んだ感光性レジスト材料などを厚さ１〜２μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成してブラックマトリクス２４ｂを形成する。
そして、ブラックマトリクス２４ｂが形成された基板全体に、赤、緑及び青の顔料のうちのいずれかが分散された感光性レジスト材料などを厚さ１〜３μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、選択した色の着色層２４ａを形成する。さらに、他の２色についても同様な工程を繰り返して、各画素に１色の着色層２４ａが配設したカラーフィルター層２４を形成する。
続いて、カラーフィルター層２４が形成された基板上に、ＳｉＯ２膜などからなる無機絶縁層２３ａ（厚さ１５００Å程度）を、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、タッチパネル層全体を覆うように形成する。これによれば、次に形成される有機絶縁層、すなわち、カラーフィルター層２４を構成する有機系材料に有機系の不純物が含まれたとしても、その有機系の不純物に起因する第１透明電極２２での位置検出精度の低下を抑制することができる。
さらに、無機絶縁層２３ａが形成された基板上に、非晶質のＩＴＯ膜又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜からなる透明導電膜（厚さ５０〜１５０Å）を、表面抵抗が７００〜２０００Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、第１透明電極２２を形成する。
その後、第１透明電極２２が形成された基板に、ＳｉＯ２膜などからなる無機絶縁層２３ａ（厚さ１５００Å程度）を、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、タッチパネル層全体を覆うように形成する。
続いて、基板全体に、非晶質のＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜などからなる透明導電膜（厚さ１５００Å程度）を、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、シールド電極２５を形成する。
次いで、基板全体に、スピン塗布法を用いて感光性アクリル樹脂膜を厚さ３０μｍ程度で塗布し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して有機絶縁層２６を形成する。
さらに、基板全体に、多結晶のＩＴＯ膜などからなる透明導電膜（厚さ１５００Å程度）を、表面抵抗が３０〜１００Ωになるように、マスクを用いたスパッタリング法により成膜して、第２透明電極２７を形成する。
最後に、第２透明電極２７が形成された基板全体に、ポリイミド樹脂を厚さ５００Å程度で塗布して、ラビング法により、その表面に配向処理を施して配向膜を形成する。
上記のようにして、タッチパネル基板２０ｄを作製することができる。
本実施形態のタッチパネル基板２０ｄを備えた液晶表示装置によれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０と同様に、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間にシールド電極２５が設けられているので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
また、第２基板２１及び第１透明電極２２の間にカラーフィルター層２４が設けられているので、容量結合を抑制するためのシールド電極２５の構成に関係することなくカラー表示が可能になる。
本実施形態では、第１透明電極２２及びカラーフィルター層２４の間に無機絶縁層２３が形成されているものを例示したが、本発明は、第１透明電極２２及びカラーフィルター層２４の間に有機絶縁膜が形成されていてもよい。これによれば、第２基板２１上にカラーフィルター層２４を形成して、仮に、有機絶縁層を形成する前の基板表面に段差が形成されたとしても、一般的に肉厚に形成可能な有機絶縁層によって段差が小さくなるので、有機絶縁層上の第１透明電極２２をより平面状に形成することができる。
《発明の実施形態５》
図１０は、本実施形態に係る液晶表示装置のタッチパネル基板を構成するシールド電極２５ａの平面模式図である。
上記各実施形態では、シールド電極２５を基板全体に形成させたが、本実施形態のシールド電極２５ａは、図１０に示すように、アクティブマトリクス基板１０上の各画素電極１３に対応して開口された開口領域３１と、その開口領域３１の周囲の非開口領域３２とを備えている。
また、シールド電極２５ａは、上記実施形態１のタッチパネル基板作製工程におけるシールド電極２５を形成する際に、透明導電膜をＰＥＰ技術によりパターニングすれば形成されるので、シールド電極２５ａを備えたタッチパネル基板の作製方法については、説明を省略する。
本実施形態のシールド電極２５ａを備えたタッチパネル基板及び液晶表示装置によれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０と同様に、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間にシールド電極２５ａが設けられているので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
そして、シールド電極２５ａがアクティブマトリクス基板１０上の各画素電極１３に重ならないように形成されるので、シールド電極２５ａによる各画素の透過率の低下を抑制することができる。
本実施形態では、シールド電極２５ａが格子状に形成されているものを例示したが、本発明のシールド電極は、アクティブマトリクス基板１０上のゲート線の延びる方向、又は、ソース線の延びる方向に沿ってストライプ状に形成されていてもよい。
また、本実施形態では、シールド電極２５ａが透明導電膜により形成されているものを例示したが、本発明は、シールド電極２５ａがクロム、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル及びアルミニウムの少なくとも１つの金属元素を含む遮光性を有する金属膜により形成されていてもよい。これによれば、シールド電極２５ａが各画素電極１３に重ならないように形成されるので、シールド電極２５ａが遮光性を有していても、シールド電極２５ａによる各画素の透過率の低下を抑制することができる。
《発明の実施形態６》
図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成するタッチパネル基板２０ｅの断面模式図である。
上記各実施形態では、シールド電極２５及び２５ａを透明導電膜により形成させたが、本実施形態では、シールド電極２４ｃを遮光性を有する金属膜により形成すると共に、そのシールド電極２４ｃによってカラーフィルター層２４のブラックマトリクスが構成されている。
また、シールド電極２４ｃは、上記実施形態１のタッチパネル基板作製工程におけるカラーフィルター層２４のブラックマトリクス２４ｂを形成する際に、黒色顔料を含んだ感光性レジスト材料を塗布する代わりに、クロム又はカーボン系材料を成膜してＰＥＰ技術によりパターニングすれば形成されるので、タッチパネル基板２０ｅの作製方法については、説明を省略する。なお、シールド電極２４ｃは、クロム、カーボン系材料などの単層構造の他に、クロム化合物とクロムとが積層された２層構造、そのクロム化合物とクロムとの間に他のクロム化合物が積層された３層構造により構成されていてもよい。
本実施形態のタッチパネル基板２０ｅを備えた液晶表示装置によれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０と同様に、第１透明電極２２と第２透明電極２７との間に、シールド電極２４ｃが設けられているので、タッチパネルの位置検出精度の低下が抑制され、安定したタッチパネル動作が可能になる。
また、シールド電極２４ｃをカラーフィルター層２４のブラックマトリクスによって形成させているので、タッチパネル基板作製工程を簡略化することができる。
以上説明したように、本発明は、表示装置において、タッチパネル動作を安定させることができるので、カーナビ、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant）などのタッチパネルが一体化された表示装置について有用である。

Claims (19)

  1. 互いに対向して配置された第１基板及び第２基板と、
    上記第１基板及び第２基板の間に設けられた表示媒体層と、
    上記第１基板及び表示媒体層の間にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、
    上記第２基板及び表示媒体層の間に配置されタッチされた位置を検出するための第１透明電極と、
    上記第１透明電極及び表示媒体層の間に配置され表示用の信号が入力される第２透明電極とを備え、静電容量結合方式によりタッチされた位置を検出すると共に画像を表示する表示装置であって、
    上記第１透明電極及び第２透明電極の間には、該第１透明電極及び第２透明電極の間の容量結合を抑制するためのシールド電極が設けられていることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項１に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、接地されるように構成されていることを特徴とする表示装置。
  3. 請求項１に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、透明導電膜により形成されていることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項３に記載された表示装置において、
    上記透明導電膜は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、又は、酸化インジウムと酸化マグネシウムとの化合物により形成されていることを特徴とする表示装置。
  5. 請求項３に記載された表示装置において、
    上記透明導電膜は、上記第１透明電極と同じ形状に、又は、上記第１透明電極よりも大きく形成されていることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項３に記載された表示装置において、
    上記透明導電膜は、上記第２透明電極と同じ形状に、又は、上記第２透明電極よりも大きく形成されていることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項１に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、上記各画素電極の間に設けられていることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項７に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、ストライプ状に形成されていることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項７に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、格子状に形成されていることを特徴とする表示装置。
  10. 請求項７に記載された表示装置において、
    上記シールド電極は、遮光性を有する金属膜により形成されていることを特徴とする表示装置。
  11. 請求項１０に記載された表示装置において、
    上記金属膜は、クロム、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル及びアルミニウムの少なくとも１つの金属元素を含んでいることを特徴とする表示装置。
  12. 請求項１に記載された表示装置において、
    上記シールド電極及び第１透明電極の間には、第１絶縁層が設けられ、
    上記シールド電極及び第２透明電極の間には、第２絶縁層が設けられていることを特徴とする表示装置。
  13. 請求項１２に記載された表示装置において、
    上記第１絶縁層は、カラーフィルター層を有し、
    上記第２絶縁層は、有機絶縁層であることを特徴とする表示装置。
  14. 請求項１３に記載された表示装置において、
    上記第１絶縁層は、上記シールド電極及びカラーフィルター層の間に有機絶縁層を有していることを特徴とする表示装置。
  15. 請求項１３に記載された表示装置において、
    上記第１絶縁層は、上記第１透明電極及びカラーフィルター層の間に無機絶縁層を有していることを特徴とする表示装置。
  16. 請求項１２に記載された表示装置において、
    上記第１絶縁層は、無機絶縁層であり、
    上記第２絶縁層は、上記シールド電極側に設けられたカラーフィルター層、及び上記第２透明電極側に設けられた有機絶縁層であることを特徴とする表示装置。
  17. 請求項１２に記載された表示装置において、
    上記第２基板及び第１透明電極の間には、カラーフィルター層が設けられ、
    上記第１絶縁層は、無機絶縁層であり、
    上記第２絶縁層は、有機絶縁層であることを特徴とする表示装置。
  18. 請求項１７に記載された表示装置において、
    上記第１透明電極及びカラーフィルター層の間には、絶縁層が設けられていることを特徴とする表示装置。
  19. 請求項１に記載された表示装置において、
    上記第１基板及び第２基板は、透明な絶縁材料により形成されていることを特徴とする表示装置。
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