JPWO2017213175A1 - タッチパネル付き表示装置及びタッチパネル付き表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
表示品位を低下させることなく、タッチセンシングの精度を向上させ得るタッチパネル付き表示装置及びその製造方法を提供すること。タッチパネル付き表示装置は、アクティブマトリクス基板1を備える。アクティブマトリクス基板1は、複数の画素電極31と、複数の画素電極31との間で容量を形成する複数の対向電極21と、複数のタッチ検出用配線22と、第1の絶縁層461と、第2の絶縁層462とを備える。タッチ検出用配線22は、複数の対向電極21のいずれかと接続され、接続された対向電極21にタッチ検出用の駆動信号を供給する。一の画素電極31と一の対向電極21との間に第2の絶縁層462が配置される。また、一のタッチ検出用配線22の上に第1の絶縁層461が配置され、当該第1の絶縁層461の上に第2の絶縁層462が配置され、当該第2の絶縁層462の上に一の対向電極21が配置されている。
Description
本発明は、タッチパネル付き表示装置及びその製造方法に関する。
特開2015−122057号公報には、ディスプレイ用とタッチスクリーン用の両方の役割を果たすパネルを備えるタッチスクリーンパネル一体型表示装置が開示されている。パネルには、複数の画素が形成され、各画素には、画素電極、及び画素電極に接続されたトランジスタとが設けられる。また、パネルには、画素電極に対向して複数の電極が離間して配置される。複数の電極は、ディスプレイ駆動モードでは画素電極との間に横電界(水平電界)を形成する共通電極として機能し、タッチ駆動モードでは、指等との間に静電容量を形成するタッチ電極として機能する。複数の電極にはそれぞれ、データ線と略平行な少なくとも1つの信号ラインが接続され、タッチ駆動信号又は共通電圧信号が信号ラインを介して供給される。画素電極と信号ラインは同じ層に形成され、1つの絶縁層を介して複数の電極と重なっている。
特開2015−122057号公報において、共通電圧信号又はタッチ駆動信号が供給される信号ラインは、共通電極又はタッチ電極として機能する複数の電極のうち、信号ラインと接続される電極だけでなく、他の電極の一部とも1つの絶縁層を介して重なっている。そのため、信号ラインと、他の電極の一部との間に生じる寄生容量によって、タッチ検出精度が低下する。この寄生容量を低減するために、複数の電極と信号ラインとの間の絶縁層の膜厚を厚くすると、画素電極との間の容量が低下するため、表示品位が低下する。
本発明は、表示品位を低下させることなく、タッチセンシングの精度を向上させ得るタッチパネル付き表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態におけるタッチパネル付き表示装置は、アクティブマトリクス基板を備え、前記アクティブマトリクス基板は、複数のゲート線と、前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線と、複数の画素電極と、前記複数の画素電極との間で容量を形成する複数の対向電極と、前記複数の対向電極のいずれかと接続され、接続された対向電極にタッチ検出用の駆動信号を供給する複数のタッチ検出用配線と、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、を備え、一の画素電極と一の対向電極との間に前記第2の絶縁層が配置され、一のタッチ検出用配線の上に前記第1の絶縁層が配置され、当該第1の絶縁層の上に前記第2の絶縁層が配置され、当該第2の絶縁層の上に前記一の対向電極が配置されている。
本発明によれば、表示品位を低下させることなく、タッチセンシングの精度を向上させることができる。
本発明の一実施形態におけるタッチパネル付き表示装置は、アクティブマトリクス基板を備え、前記アクティブマトリクス基板は、複数のゲート線と、前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線と、複数の画素電極と、前記複数の画素電極との間で容量を形成する複数の対向電極と、前記複数の対向電極のいずれかと接続され、接続された対向電極にタッチ検出用の駆動信号を供給する複数のタッチ検出用配線と、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、を備え、一の画素電極と一の対向電極との間に前記第2の絶縁層が配置され、一のタッチ検出用配線の上に前記第1の絶縁層が配置され、当該第1の絶縁層の上に前記第2の絶縁層が配置され、当該第2の絶縁層の上に前記一の対向電極が配置されている(第1の構成)。
第1の構成によれば、画素電極と対向電極との間に第2の絶縁層が設けられる。また、タッチ検出用配線の上に第1の絶縁層が配置され、第1の絶縁層の上に第2の絶縁層が配置され、当該第2の絶縁層の上に対向電極が配置される。つまり、画素電極の上には1つの絶縁層が配置され、タッチ検出用配線の上には2つの絶縁層が配置される。そのため、画素電極と対向電極との間における容量を小さくすることなく、タッチ検出用配線と対向電極との間の寄生容量を低減することができる。その結果、表示品位を低下させずに、タッチセンシングの精度を向上させることができる。
第1の構成において、前記第1の絶縁層の比誘電率と前記第2の絶縁層の比誘電率が同等であり、前記第1の絶縁層の膜厚は、前記第2の絶縁層の膜厚よりも大きいこととしてもよい(第2の構成)。
第2の構成によれば、第1の絶縁層と第2の絶縁層の比誘電率が同等の場合、第1の絶縁層の膜厚を第2の絶縁層の膜厚よりも大きくすることで、タッチ検出用配線と対向電極との間の寄生容量をより低減させることができる。
第1または第2の構成において、前記一の画素電極は、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に設けられていることとしてもよい(第3の構成)。
第3の構成によれば、画素電極と対向電極との間における容量を小さくすることなく画素電極とタッチ検出用配線との間の寄生容量を低減することができる。
第1または第2の構成において、前記アクティブマトリクス基板は、さらに、前記複数の画素電極との間で容量を形成する複数の補助用対向電極と、を備え、前記複数の対向電極は、ゲート線とデータ線のそれぞれの延伸方向に並んで配置され、一の補助用対向電極は、前記第1の絶縁層を介して前記一の画素電極に対向し、データ線に略平行に配置されていることとしてもよい(第4の構成)。
第4の構成によれば、ゲート線とデータ線の各延伸方向に並べて配置された対向電極に対し、補助用対向電極は、データ線に略平行となるように、第1の絶縁層を介して画素電極に対向して配置される。そのため、データ線の延伸方向に並ぶ対向電極の間において電圧の揺れ量が異なる場合であっても、画素電極と補助用対向電極との間に形成される容量によって、各画素にかかる電圧差を低減することができる。
第4の構成において、前記複数のタッチ検出用配線に前記駆動信号が供給されている間、前記複数の補助用対向電極は電気的にフロート状態であることとしてもよい(第5の構成)。
第5の構成によれば、タッチ位置の誤検出を軽減することができる。
第4又は第5の構成において、前記複数のゲート線のそれぞれは、走査電圧信号が一定期間ごとに供給され、互いに隣接するゲート線の前記走査電圧信号が供給される期間の一部は重複していることとしてもよい(第6の構成)。
第6の構成によれば、画素の充電不足を抑制することができる。
第1から第6のいずれかの構成において、前記アクティブマトリクス基板は、さらに、ゲート線とデータ線の少なくとも一方と、一の補助用対向電極と前記複数の対向電極の少なくとも一方との間に有機膜を含む絶縁層を備えることとしてもよい(第7の構成)。
第7の構成によれば、ゲート線やデータ線と、補助用対向電極や対向電極との干渉を抑制することができる。
第4から第7のいずれかの構成において、一の補助用対向電極は、少なくとも2つの対向電極に対向して設けられることとしてもよい(第8の構成)。
第8の構成によれば、画素容量を大きくすることができる。
本発明の一実施形態におけるタッチパネル付き表示装置の製造方法は、アクティブマトリクス基板を備えるタッチパネル付き表示装置の製造方法であって、前記アクティブマトリクス基板上にスイッチング素子を形成するステップと、前記スイッチング素子を覆うように絶縁膜を成膜するステップと、前記絶縁膜の上に透明導電膜を成膜し、当該透明導電膜の上に金属膜を成膜してタッチ検出用配線を形成するステップと、前記タッチ検出用配線を覆うように第1の絶縁層を形成するステップと、前記絶縁膜と前記第1の絶縁層とを貫通する第1コンタクトホールを形成するステップと、前記第1の絶縁層の上に画素電極を形成するための透明導電膜を成膜し、前記第1コンタクトホールにおいて前記スイッチング素子と接続されるように画素電極を形成するステップと、前記画素電極を覆うように第2の絶縁層を形成するステップと、前記タッチ検出用配線の上の一部の領域において、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層を貫通する第2コンタクトホールを形成するステップと、前記第2の絶縁層の上に共通電極を形成するための透明導電膜を成膜し、前記第2コンタクトホールにおいて前記タッチ検出用配線と接続されるように対向電極を形成するステップと、を有する(第9の構成)。
第9の構成によれば、画素電極と対向電極との間に第2の絶縁層が設けられる。また、タッチ検出用配線の上に第1の絶縁層が配置され、第1の絶縁層の上に第2の絶縁層が配置され、当該第2の絶縁層の上に対向電極が配置される。つまり、画素電極の上には1つの絶縁層が配置され、タッチ検出用配線の上には2つの絶縁層が配置される。そのため、画素電極と対向電極との間における容量を小さくすることなく、タッチ検出用配線と対向電極との間の寄生容量を低減することができる。その結果、表示品位を低下させずに、タッチセンシングの精度を向上させることができる。
[第1実施形態]
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
図1は、本実施形態におけるタッチパネル付き表示装置10の断面図である。本実施形態におけるタッチパネル付き表示装置10は、アクティブマトリクス基板1と、対向基板2と、アクティブマトリクス基板1と対向基板2との間に挟持された液晶層3とを備える。アクティブマトリクス基板1及び対向基板2はそれぞれ、ほぼ透明な(高い透光性を有する)ガラス基板を備えている。対向基板2は、図示しないカラーフィルタを備えている。また、図示は省略するが、このタッチパネル付き表示装置10は、図1において、液晶層3と反対側のアクティブマトリクス基板1の面方向にバックライトを備えている。
タッチパネル付き表示装置10は、画像を表示する機能を有するとともに、その表示される画像の上を使用者がタッチした位置(タッチ位置)を検出する機能を有する。このタッチパネル付き表示装置10は、タッチ位置を検出するために必要な素子がアクティブマトリクス基板1に設けられた、いわゆるインセル型タッチパネル表示装置である。
また、タッチパネル付き表示装置10は、液晶層3に含まれる液晶分子の駆動方式が横電界駆動方式である。横電界駆動方式を実現するため、電界を形成するための画素電極及び対向電極(共通電極)は、アクティブマトリクス基板1に形成されている。
図2は、アクティブマトリクス基板1に形成されている対向電極21の配置の一例を示す模式図である。対向電極21は、アクティブマトリクス基板1の液晶層3側の面に形成されている。図2に示すように、対向電極21は矩形形状であり、アクティブマトリクス基板1上に、マトリクス状に複数配置されている。対向電極21はそれぞれ、例えば1辺が数mmの略正方形である。なお、この図では図示を省略するが、対向電極21には、画素電極との間で横電界を生じさせるためのスリット(例えば数μm幅)が形成されている。
アクティブマトリクス基板1には、コントローラ20が設けられている。コントローラ20は、画像を表示するための画像表示制御を行うとともに、タッチ位置を検出するためのタッチ位置検出制御を行う。
コントローラ20と、各対向電極21との間は、Y軸方向に延びる信号線22によって接続されている。すなわち、対向電極21の数と同じ数の信号線22がアクティブマトリクス基板1上に形成されている。
対向電極21は、画素電極と対になって、画像表示制御の際に用いられるとともに、タッチ位置検出制御の際にも用いられる。
対向電極21は、隣接する対向電極21等との間に寄生容量が形成されているが、人の指等が表示装置10の表示画面に触れると、人の指等との間で容量が形成されるため、静電容量が増加する。タッチ位置検出制御の際、コントローラ20は、信号線22を介して、タッチ位置を検出するためのタッチ駆動信号を対向電極21に供給し、信号線22を介してタッチ検出信号を受信する。これにより、対向電極21の位置における静電容量の変化を検出して、タッチ位置を検出する。すなわち、信号線22は、タッチ駆動信号及びタッチ検出信号の送受信用の線として機能する。
図3は、アクティブマトリクス基板1の一部の領域を拡大した模式図である。図3に示すように、複数の画素電極31は、マトリクス状に配置されている。また、図3では省略しているが、表示制御素子(スイッチング素子)である、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)が、画素電極31と対応してマトリクス状に配置されている。なお、対向電極21には、複数のスリット21aが設けられている。
画素電極31の周りには、ゲート配線32及びソース配線33が設けられている。ゲート配線32は、X軸方向に延びており、Y軸方向に沿って所定の間隔で複数設けられている。ソース配線33は、Y軸方向に延びており、X軸方向に沿って所定の間隔で複数設けられている。すなわち、ゲート配線32及びソース配線33は格子状に形成されており、ゲート配線32及びソース配線33によって区画された領域に画素電極31が設けられている。TFTのゲート電極はゲート配線32に接続されており、TFTのソース電極とドレイン電極の一方はソース配線33に接続されており、他方は画素電極31に接続されている。
対向基板2(図1参照)には、画素電極31のそれぞれに対応するように、RGBの三色のカラーフィルタが設けられている。これにより、画素電極31のそれぞれは、RGBのいずれか一色のサブ画素として機能する。
図3に示すように、Y軸方向に延びている信号線22は、アクティブマトリクス基板1の法線方向において、Y軸方向に延びているソース配線33と一部が重畳するように配置されている。具体的には、信号線22は、ソース配線33よりも上層に設けられており、平面視で信号線22とソース配線33は一部が重畳している。
なお、図3において、白丸35は、対向電極21と信号線22とが接続されている箇所を示している。
図4は、TFTが配置された領域であって、信号線22が対向電極21と接続されている領域(以下、信号線接続領域)におけるアクティブマトリクス基板1の断面図である。図4に示すように、ガラス基板40の上には、表示制御素子であるTFT42が設けられている。TFT42は、ゲート電極42a、半導体膜42b、ソース電極42c、及びドレイン電極42dを含む。
TFT42のゲート電極42aは、ガラス基板40上に形成されている。ゲート電極42aは、例えばチタン(Ti)及び銅(Cu)の積層膜により形成されている。ゲート絶縁膜43は、ゲート電極42aを覆うように形成されている。ゲート絶縁膜43は、例えば窒化ケイ素(SiNx)や二酸化ケイ素(SiO2)からなる。
ゲート絶縁膜43の上には、半導体膜42bが形成されている。半導体膜42bは、例えば酸化物半導体膜であり、In、Ga及びZnのうち少なくとも1種の金属元素を含んでもよい。本実施形態では、半導体膜42bは、例えば、In−Ga−Zn−O系の半導体を含む。ここで、In−Ga−Zn−O系の半導体は、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)の三元系酸化物であって、In、Ga及びZnの割合(組成比)は特に限定されず、例えばIn:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等を含む。
ソース電極42c及びドレイン電極42dは、半導体膜42bの上に、互いに離間するように設けられている。ソース電極42c及びドレイン電極42dは、例えばチタン(Ti)及び銅(Cu)の積層膜により形成されている。
無機絶縁膜44は、ソース電極42c及びドレイン電極42dを覆うように形成されている。無機絶縁膜44は、例えば窒化ケイ素(SiNx)や二酸化ケイ素(SiO2)等の無機材料からなる。
無機絶縁膜44の上には、有機絶縁膜(平坦化膜)45が形成されている。有機絶縁膜45は、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)などのアクリル系有機樹脂材料などからなる。有機絶縁膜(平坦化膜)45を形成することで、TFT部分の凹凸に起因して生じる液晶分子の配向乱れを抑制できる。また、ゲート配線32やソース配線33と画素電極31との間の寄生容量を低減できる。なお、有機絶縁膜45は省略することもできる。
有機絶縁膜45の上には、導電膜47と信号線22とが積層されて形成されている。導電膜47は、画素電極31と同じ材料からなる透明電極膜であり、信号線22と有機絶縁膜45との密着性を向上させるために設けられている。このため、信号線22と有機絶縁膜45との密着性が高い場合には、導電膜47を省略することができる。
信号線22は、例えば銅(Cu)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、タングステン(W)のいずれか、またはこれらの混合物からなる。信号線22は、特に導電膜47より比抵抗が小さい材料が好ましい。導電膜47を省略した場合、信号線22は、有機絶縁膜45の上に形成される。
また、有機絶縁膜45の上には、第1の絶縁膜461(第1の絶縁層)が形成されている。第1の絶縁膜461は、信号線22の一部を覆うように形成されている。第1の絶縁膜461は、例えば窒化ケイ素(SiNx)や二酸化ケイ素(SiO2)からなる。
第1の絶縁膜461の上には、信号線22と重ならない位置に画素電極31が形成されている。画素電極31は透明電極であって、例えばITO(Indium Tin Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)等の材料からなる。
また、第1の絶縁膜461と画素電極31の上には、第2の絶縁膜462(第2の絶縁層)が形成されている。第2の絶縁膜462は、例えば窒化ケイ素(SiNx)や二酸化ケイ素(SiO2)からなる。信号線接続領域では、この図のように、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462に開口部(第2コンタクトホール)46aが設けられるが、信号線22と対向電極21とが接続されない部分には開口部46aは設けられていない。つまり、信号線22が対向電極21と接続されず、他の対向電極21と重なる部分では、他の対向電極21と信号線22との間に2つの第1の絶縁膜461、462が設けられる。
第2の絶縁膜462の上には、対向電極21が形成されている。対向電極21は、開口部46aにおいて、信号線22と接触している。対向電極21は透明電極であって、例えばITO、ZnO、IZO、IGZO、ITZO等の材料からなる。
無機絶縁膜44及び有機絶縁膜45には、開口部(第1コンタクトホール)CHが形成されている。画素電極31は、開口部CHを介して、TFT42のドレイン電極42dと接触している。
図5A〜5Lは、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板1の製造工程を説明するための図である。
まず、ガラス基板40上に、既知の方法によってTFT42を形成する。図5Aでは、ガラス基板40上に、既知の方法によってTFT42を形成し、その上に無機絶縁膜44及び有機絶縁膜45を形成した状態を示している。
図5Aに示す状態から、露出している表面に対して、窒素ガスまたは酸素ガスを用いたプラズマ処理を行う(図5B参照)。すなわち、無機絶縁膜44、及び有機絶縁膜45の露出している表面に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理を行うことにより、滑らかな表面に微細な凹凸を形成することができ(表面粗化)、後の工程で透明電極膜を成膜した際の密着性を向上させることができる。
続いて、有機絶縁膜45の上に、透明電極膜81を成膜し、その上に、金属膜82を成膜する(図5C参照)。透明電極膜81の膜厚は、例えば10nm〜100nmである。また、金属膜82の膜厚は、例えば50nm〜300nmである。そして、フォトリソグラフィ法とウェットエッチングを用いて、透明電極膜81と金属膜82をパターニングする。これにより、信号線22と導電膜47とが形成される(図5D参照)。
次に、無機絶縁膜44、有機絶縁膜45、及び金属膜82を覆うように、第1の絶縁膜461を成膜する(図5E参照)。第1の絶縁膜461の膜厚は、例えば200nm〜800nmである。
続いて、TFT42のドレイン電極42dと重なる第1の絶縁膜461と無機絶縁膜44の部分を、フォトリソグラフィ法とドライエッチングを用いてパターニングする。これにより、ドレイン電極42dの表面の一部が露出し、画素電極31とTFT42のドレイン電極42dとを接続するための開口部CHが形成される(図5F参照)。
次に、第1の絶縁膜461を覆うように、透明電極膜83を成膜する(図5G参照)。その後、フォトリソグラフィ法とウェットエッチングを用いて透明電極膜83をパターニングする。これにより、開口部CHにおいてドレイン電極42dと接続された画素電極31が形成される(図5H参照)。
続いて、画素電極31及び第1の絶縁膜461を覆うように、第2の絶縁膜462を成膜する(図5I参照)。第2の絶縁膜462の膜厚は、例えば200nm〜800nmである。この例において、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462の比誘電率は同じであり、第2の絶縁膜462の膜厚は、第1の絶縁膜461よりも小さい。なお、この例では、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462の比誘電率は同じとしたが、必ずしも互いの比誘電率は同じでなくてもよく、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462の比誘電率が同等程度であればよい。
第2の絶縁膜462を成膜後、フォトリソグラフィ法とドライエッチングを用いて第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462とをパターニングし、信号線22の一部が露出する。これにより、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462とに開口部46aが形成され、信号線22の表面の一部が露出する(図5J参照)。
次に、第2の絶縁膜462の上に、信号線22と接触するように透明電極膜84を成膜する(図5K参照)。そして、フォトリソグラフィ法とウェットエッチングを用いて透明電極膜84をパターニングする。これにより、画素電極31との間で横電界を生じさせるスリットが形成された対向電極21が形成される(図5L参照)。
上述した第1実施形態では、信号線22と対向電極21との間には第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462とが設けられる。そのため、信号線22と対向電極21との間に1つの絶縁膜のみが設けられる場合と比べ、対向電極21と接続されていない信号線22の部分と対向電極21とが重なっている部分において寄生容量を低減することができる。また、信号線22と画素電極31は異なる層に設けられ、画素電極31と対向電極21との間には1つの第2の絶縁膜462のみが設けられる。そのため、信号線22と対向電極21との間に第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462とを設けたうえで、信号線22と画素電極31とを同じ層に設ける場合と比べて画素容量(補助容量)が大きい。その結果、画像の表示品位を低減することなく、タッチ位置の検出精度を向上させることができる。
また、上述した第1実施形態において、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462は比誘電率が略同等であり、第2の絶縁膜462の膜厚よりも第1の絶縁膜461の膜厚が厚くなっている。そのため、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462の比誘電率が同等である場合に、第1の絶縁膜461と第2の絶縁膜462の各膜厚が同等である構成と比べ、画素容量(補助容量)を小さくすることなく、信号線22と対向電極21との間に生じる寄生容量を低減させることができ、タッチ位置の検出精度をさらに向上させることができる。
[第2実施形態]
第1実施形態では、図6に示すように、アクティブマトリクス基板1において、対向電極21は、マトリクス状、すなわち、図3に示すゲート配線32とソース配線33の延伸方向に並べて配置される。図6において、対向電極21が配置された行ごとの領域を、セグメント21A〜21Nとする。
第1実施形態では、図6に示すように、アクティブマトリクス基板1において、対向電極21は、マトリクス状、すなわち、図3に示すゲート配線32とソース配線33の延伸方向に並べて配置される。図6において、対向電極21が配置された行ごとの領域を、セグメント21A〜21Nとする。
対向電極21はセグメントに分かれて配置されている。ある画素に信号を書き込む(TFTをオン状態にして画素容量に充電する)際に、Y軸方向に隣接する画素から受ける影響が、セグメントの境界近傍とセグメントの中央部分とで異なり、液晶層3への印加電圧に差が生じる場合がある。以下、この現象について具体的に説明する。
例えば、各画素への充電不足を補うため、本来の充電(以下、本チャージ)期間の前に、予備充電(以下、プレチャージ)期間を設ける場合がある。
図7Aの(a)〜(c)は、カラム反転駆動を行う場合の各画素の充電状況を表す遷移図である。図7A(a)〜(c)における「+」「−」「0」は画素の充電電圧(極性又は電圧値)を示している。また、この例では、図7A(a)〜(c)に示すように、図の上から下方向に各画素のゲート配線32(図3参照)は走査され、各画素の本チャージ期間は、走査方向に隣接する画素のプレチャージ期間と重複する。また、n+1行目の画素と、n+2行目の画素の間は、対向電極21のセグメントの境界である。つまり、n行目とn+1行目の画素には同じセグメントの対向電極21が配置され、n+2行目とn+3行目の画素にはこれとは異なるセグメントの対向電極21が配置される。
また、図7Bは、図7Aの(a)〜(c)に示すn行目、n+1行目、n+2行目の画素の各充電時の電圧波形を示している。図7Bにおいて、Wgで示す波形はゲート配線32の電圧波形、Wcで示す波形は理想的な対向電極21の電圧波形を示している。また、Whで示す波形は、実際の対向電極21の電圧波形であり、Wpで示す波形は、画素の電圧波形を示している。
図7Bに示すように、n行目の対向電極21の電圧波形Whはn行目の画素のプレチャージの影響を受け、理想的な対向電極21の電圧波形Wcから乖離する。具体的には、一旦上昇して、再び理想的な対向電極21の電圧波形Wcに近づくように下降する。図7A(a)に示すように、n行目の画素の本チャージ期間とn+1行目の画素のプレチャージ期間は重複するため、n行目の画素の本チャージ期間tbと同時に、n+1行目の画素のプレチャージ期間taが開始される。n行目の画素とn+1行目の画素の対向電極21は共通するため、n行目の対向電極21の電圧波形Whは、n+1行目の画素のプレチャージによる対向電極21の電位の変動の影響を受けて再び上昇し、再び理想的な対向電極21の電圧波形Wcに近づくように下降する。本チャージ期間tbが終了したときの液晶層3への印加電圧をVlcとする。
n+1行目の対向電極21の電圧波形Whは、n+1行目の画素のプレチャージの影響を受け、理想的な対向電極21の電圧波形Wcから乖離する。具体的には、一旦上昇して、再び理想的な対向電極21の電圧波形Wcに近づくように下降する。図7A(b)に示すように、n+1行目の画素の本チャージ期間とn+2行目の画素のプレチャージ期間は重複するため、n+1行目の画素の本チャージ期間tbと同時に、n+2行目の画素のプレチャージ期間taが開始される。このとき、n+1行目の対向電極21の電圧波形Whは、n+2行目の画素のプレチャージによる影響を受けない。n+1行目の画素の対向電極21と、n+2行目の画素の対向電極21は異なるセグメントに配置され、分離されている。そのため、n+1行目の画素の対向電極21は、n+2行目の画素のプレチャージによって電位変動が生じない。つまり、上記のように、n+1行目のプレチャージ期間において、一旦上昇した対向電極21の電圧波形Whは、再び理想的な対向電極21の電圧波形Wcに近づくように下降する。n+1行目の本チャージ期間は、対向電極21の電圧波形Whが、理想的な対向電極21の電圧波形Wcに近づく期間に充当される。そのため、n+1行目の本チャージ期間tbが終了したときの対向電極21の電圧波形Whは、n行目の本チャージ期間tbが終了したときの対向電極21の電圧Whと異なる場合がある。この場合、n+1行目の画素における本チャージ期間tbが終了したときの液晶層3への印加電圧Vlcは、n行目の画素の液晶層3への印加電圧Vlcより大きくなる。
同様にして、図7Aの(c)に示すように、n+2行目の画素の本チャージ期間とn+3行目の画素のプレチャージ期間とは重複し、n+2行目の画素とn+3行目の画素は共通の対向電極21が配置されている。そのため、n+2行目の画素は、その本チャージ期間tbにおいて、n+3行目の画素のプレチャージの影響を受ける。つまり、n+2行目の画素の対向電極21の電圧波形Whは上昇し、n行目の画素と同様、画素の液晶層3への印加電圧が低下する。従って、この例では、n行目とn+1行目の画素の間と、n+1行目とn+2行目の画素の間に輝度差が生じる。
つまり、走査方向に隣接し、共通の対向電極21が配置された画素において、先に本チャージされる一方の画素は、その本チャージの際に、他方の画素のプレチャージの影響を受け、液晶層3への印加電圧が低下する。一方、走査方向に隣接する画素であっても、互いに異なる対向電極21が配置された画素の場合、先に本チャージされる一方の画素は、その本チャージの際、他方の画素のプレチャージの影響を受けない。その結果、セグメントの境界近傍の画素に輝度差が生じる。本実施形態では、第1実施形態よりも、セグメントの境界近傍における画素の輝度差を低減可能なアクティブマトリクス基板の構成について説明する。
図8は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板の画素電極が配置された領域の概略断面図を示している。なお、図8において、第1実施形態と同様の構成には第1実施形態と同じ符号を付している。以下、主として第1実施形態と異なる構成について説明する。
図8に示すように、アクティブマトリクス基板1Aは、第1の絶縁膜461を介して画素電極31と対向するように、導電膜47と同じ材料からなる電極210を有する。以下、電極210を補助用対向電極と称する。
補助用対向電極210は、Y軸方向に延伸されて構成されている。すなわち、補助用対向電極210は、セグメント21A〜21Nまで連続して配置されている。補助用対向電極210は、信号線22と接続されないが、コントローラ20の制御の下、画像表示制御の際には、所定の電圧が印加され、画素電極31との間で容量を形成する。また、タッチ位置検出制御の際は、補助用対向電極210は電気的にフロート状態に制御される。タッチ位置検出制御の際に補助用対向電極210がフロート状態となることで、画素電極31と補助用対向電極210との間で電荷が保持される。
そのため、補助用対向電極210を設けてもタッチ位置検出制御の際にタッチ位置検出の際に誤動作の原因にならず、補助用対向電極210と画素電極31との間に保持される電荷によって、隣接するセグメント間で異なる対向電極21の電圧の揺れ量によって生じる液晶層3への印加電圧の差を小さくすることができる。その結果、隣接するセグメントの境界近傍の画素の輝度差を低減することができる。
なお、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板の製造方法は、上述した第1実施形態の図5A〜5Bの工程の後、有機絶縁膜45の上に透明電極膜81と金属膜82を成膜し、フォトリソグラフィ法とウェットエッチングを用いて透明電極膜81と金属膜82とをパターニングする。これにより、透明電極膜81からなる補助用対向電極210及び導電膜47と、金属膜82からなる信号線22とが形成される(図9A参照)。
その後、金属膜82が形成されている領域のうち、信号線22となる金属膜82の上に、フォトレジストによるマスクMを形成する(図9B参照)。そして、マスクMで覆われていない金属膜82をウェットエッチングにより除去する。これにより、補助用対向電極210の表面が露出される(図9C参照)。
信号線22の形成後は、第1実施形態の図5E〜5Lと同様の各工程を行うことにより、アクティブマトリクス基板1Aが形成される。
以上、本発明に係るタッチパネル付き表示装置の一例について説明したが、本発明に係るタッチパネル付き表示装置は、上述した実施形態の構成に限定されず、様々な変形構成とすることができる。以下、その変形例について説明する。
[変形例1]
上述した実施形態及び変形例において、TFT42のソース電極42cとドレイン電極42dとの間にエッチストッパ層が設けられていてもよい。この構成により、ソース電極42cやドレイン電極42dを形成する際のエッチングによって、半導体膜42bがダメージを受けることを防止できる。
上述した実施形態及び変形例において、TFT42のソース電極42cとドレイン電極42dとの間にエッチストッパ層が設けられていてもよい。この構成により、ソース電極42cやドレイン電極42dを形成する際のエッチングによって、半導体膜42bがダメージを受けることを防止できる。
[変形例2]
また、上述した実施形態及び変形例では、ボトムゲート型のTFTを例に説明したが、トップゲート型でもよい。また、半導体膜42bは酸化物半導体膜に限らず、アモルファスシリコン膜であってもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、ボトムゲート型のTFTを例に説明したが、トップゲート型でもよい。また、半導体膜42bは酸化物半導体膜に限らず、アモルファスシリコン膜であってもよい。
Claims (9)
- アクティブマトリクス基板を備えるタッチパネル付き表示装置において、
前記アクティブマトリクス基板は、
複数のゲート線と、
前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線と、
複数の画素電極と、
前記複数の画素電極との間で容量を形成する複数の対向電極と、
前記複数の対向電極のいずれかと接続され、接続された対向電極にタッチ検出用の駆動信号を供給する複数のタッチ検出用配線と、
第1の絶縁層と、
第2の絶縁層と、を備え、
一の画素電極と一の対向電極との間に前記第2の絶縁層が配置され、一のタッチ検出用配線の上に前記第1の絶縁層が配置され、当該第1の絶縁層の上に前記第2の絶縁層が配置され、当該第2の絶縁層の上に前記一の対向電極が配置されている、タッチパネル付き表示装置。 - 前記第1の絶縁層の比誘電率と前記第2の絶縁層の比誘電率が同等であり、前記第1の絶縁層の膜厚は、前記第2の絶縁層の膜厚よりも大きい、請求項1に記載のタッチパネル付き表示装置。
- 前記一の画素電極は、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に設けられている、請求項1又は2に記載のタッチパネル付き表示装置。
- 前記アクティブマトリクス基板は、さらに、
前記複数の画素電極との間で容量を形成する複数の補助用対向電極と、を備え、
前記複数の対向電極は、マトリクス状に配置されており、
一の補助用対向電極は、前記第1の絶縁層を介して前記一の画素電極に対向し、データ線に略平行に配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 - 前記複数のタッチ検出用配線に前記駆動信号が供給されている間、前記複数の補助用対向電極は電気的にフロート状態である、請求項4に記載のタッチパネル付き表示装置。
- 前記複数のゲート線のそれぞれは、走査電圧信号が一定期間ごとに供給され、
互いに隣接するゲート線の前記走査電圧信号が供給される期間の一部は重複している、請求項4又は5に記載のタッチパネル付き表示装置。 - 前記アクティブマトリクス基板は、さらに、
ゲート線とデータ線の少なくとも一方と、一の補助用対向電極と前記複数の対向電極の少なくとも一方との間に有機膜を含む絶縁層を備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。 - 一の補助用対向電極は、少なくとも2つの対向電極に対向して設けられる、請求項4から7のいずれか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
- アクティブマトリクス基板を備えるタッチパネル付き表示装置の製造方法であって、
前記アクティブマトリクス基板上にスイッチング素子を形成するステップと、
前記スイッチング素子を覆うように絶縁膜を成膜するステップと、
前記絶縁膜の上に透明導電膜を成膜し、当該透明導電膜の上に金属膜を成膜してタッチ検出用配線を形成するステップと、
前記タッチ検出用配線を覆うように第1の絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁膜と前記第1の絶縁層とを貫通する第1コンタクトホールを形成するステップと、
前記第1の絶縁層の上に画素電極を形成するための透明導電膜を成膜し、前記第1コンタクトホールにおいて前記スイッチング素子と接続されるように画素電極を形成するステップと、
前記画素電極を覆うように第2の絶縁層を形成するステップと、
前記タッチ検出用配線の上の一部の領域において、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層を貫通する第2コンタクトホールを形成するステップと、
前記第2の絶縁層の上に共通電極を形成するための透明導電膜を成膜し、前記第2コンタクトホールにおいて前記タッチ検出用配線と接続されるように対向電極を形成するステップと、
を有するタッチパネル付き表示装置の製造方法。
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