(57)【要約】【課題】  Ｉｎ−Ｃｅｌｌタッチパネルまたは張り合わせタッチパネルにおける液晶表示装置の製造工程の負荷軽減、及び液晶表示装置の表示品質劣化を予防する。【解決手段】  水平ＢＭと垂直ＢＭが交差する部分に間隙を支えるポストスペーサを設置し、このポストスペーサの表面を覆うようにＩＴＯなどの導電材料を水平ＢＭに沿って成膜し、突状電極とする。またＴＦＴ基板上のデータ線上に絶縁層を介した導電膜を形成する。これらに電圧をかけることで両者の間にコンデンサが形成される。さらに両者の間隙が押圧によって変化した場合、電流変化がＴＦＴ基板側の導電膜および、突状電極から検出されるため、Ｘ座標はＴＦＴ基板側の導電膜から、Ｙ座標は対向基板上にある突状突起を含む水平ＢＭ上の導電膜から特定できる。ここで、対向基板のＢＭ上とＴＦＴ基板のデータ線上にタッチパネルとしてのセンサ機能を付加するので、開口率などの表示品質を損なうことは無い。【選択図】  図１
2010181568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上表面の表示エリア内にデータ線が形成されたＴＦＴ基板と、
前記ＴＦＴ基板の上表面との対向面に水平ブラックマトリクスと垂直ブラックマトリクスが形成された対向基板と、
前記水平ブラックマトリクスと前記垂直ブラックマトリクスの交差部分に設置されたポストスペーサと、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間隙に保持された液晶層と、
を備え、
前記ＴＦＴ基板には前記データ線上に絶縁層を介して下導電膜が成膜され、
前記対向基板には前記水平ブラックマトリクスに沿って上導電膜が成膜され、
前記下導電膜と前記上導電膜はＩＣに接続しており、
前記ポストスペーサの表面が前記上導電膜によって覆われることにより突状電極が形成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＴＦＴ基板の表示エリア外には前記ＩＣに接続されたメタル配線が形成され、
前記上導電膜は前記メタル配線と導通することにより前記ＩＣと接続することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記上導電膜と前記下導電膜に電圧をかけて前記突状電極と前記下導電膜の間にコンデンサを形成することにより、表示エリアに押圧があった際に前記上導電膜と前記下導電膜にかかる電流量の変化を検知して前記表示エリアの押圧位置を特定することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記水平ブラックマトリクスと前記上導電膜の間には対向電極が設けられ、
前記上導電膜には前記対向電極と同位相の電圧がかけられ、前記下導電膜には前記データ線と同位相の電圧がかけられることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ基板と対向基板との間に介在する突条電極をセンサとして利用する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の情報入力方法として、液晶表示パネルの表示面にタッチパネルを設置して、表示画面から直接情報を入力することが可能な液晶表示装置が実用化されている。液晶パネルに表示された表示画像に基づき、入力部位のレイアウトを自由に変更できる利便性を備えている。
【０００３】
この種のタッチパネルとして、抵抗膜方式や静電容量結合方式が利用されている。抵抗膜方式のタッチパネルは、内面に透明導電膜を形成した２枚のガラス基板を、透明導電膜が対向するようにギャップを設けて貼り合わされている。ガラス基板を押圧するとその位置の透明導電膜同士が接触する。この接触したときの透明導電膜の抵抗値を検出することにより、その押圧された位置を算出する。
【０００４】
静電容量結合方式のタッチパネルは透明な導電膜と四隅の電極で構成されている。１つの電極に電圧をかけると、パネル全体に均一な電圧勾配が形成され、全て同位相ならば、パネル面に形成されている容量分が充放電される程度なので電流は流れない。しかし指で押圧すると指とタッチパネルの間でコンデンサを形成した状態となり、四隅から指を経由して電流が流れる。押圧された場所に近い電極ほど電流値が変化するので、四隅から流れた電流量の比率で押圧された場所を特定する。
【０００５】
このように従来のタッチパネルは液晶表示パネルの表示面上に配置されるため、モジュールの厚みが増すだけではなく、パネルの表示品位（コントラスト、輝度など）の劣化を招く。これらの問題を解消する方法として、タッチパネルのＩｎ−Ｃｅｌｌ化が提案されている。
【０００６】
Ｉｎ−Ｃｅｌｌタッチパネルにおいて、対向基板とＴＦＴ基板の間隙を支える柱（以下、ポストスペーサという）の他にセンサ用に突状電極を対向基板またはＴＦＴ基板上に設け、押圧した際にこの突状電極が対向する基板に触れることで押圧された位置を検出する構成がある。（例えば、特許文献１を参照）。しかし、突状電極を作成する場合、センサ用突起にＩＴＯのなどの導電膜を成膜する必要があり、このとき、センサ用突起の外側面が急峻や逆テーパになっていると、導電膜が段切れを起こす可能性がある。これらの問題を解決する方法の一つとして、センサ用突起内部をくりぬいた状態で設置し、このくりぬいた部分に導電性樹脂を滴下することで、段切れを起きない突状電極が作成できる。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５２３６９号公報
【特許文献２】特開２００７−５８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のタッチパネルは、上述したように液晶表示パネルの表示面上に配置されるため、モジュールの厚みが増すだけではなく、パネルの表示品位（コントラスト比，輝度など）の劣化を招く。またこれらの課題を解決するため考案されているＩｎ−Ｃｅｌｌタッチパネルも液晶表示装置内にタッチパネル機能である突状電極などのセンサを新たに組み込むため、開口率が下がるなどの弊害が出る。またこの突状電極を作りこむ際に工程にかかる負荷が増えることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による液晶表示装置はＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板と対向する対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板の間隙に液晶層を備えている。このとき、対向基板上のブラックマトリクス（以下、ＢＭという）において水平ＢＭと垂直ＢＭが交差する部分に間隙を支えるポストスペーサを設置し、ポストスペーサの表面を覆うようにＩＴＯなどの導電材料を水平ＢＭに沿って成膜し、このポストスペーサを突状電極とする。通常この突状電極はＴＦＴ基板に触れていない。従来技術では間隙を支えるポストスペーサの他に新たに突状電極を用いており、開口率が下がっていた。本発明では間隙を支えるポストスペーサの表面に導電性を持たせており、ポストスペーサとしての役割だけでなく突状電極の機能も果たすので、開口率は下がらない。
【００１０】
またＴＦＴ基板には表示エリア内のデータ線上に絶縁層を設け、更にその上に導電材料を成膜し、データ線上に導電層を形成する。前述した突状電極とデータ線上の導電層にそれぞれに電圧をかける。このとき、突状電極とデータ線上の導電層の間にコンデンサが形成される。
【００１１】
このような構成を持つ液晶表示装置を押圧すると、水平ＢＭ上にある突状電極とＴＦＴ基板側のデータ線上の導電層の間隙が小さくなり、それぞれに流れている電流量が変化する。このとき電流量が変化している突状電極を含む導電性層を特定することで、押圧した箇所のＹ座標を決定する。また同様に電流量が変化しているデータ線上の導電層を特定することで押圧した箇所のＸ座標を決定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液晶表示装置によれば、従来の張り合わせタイプのタッチパネルのように表示品質（コントラスト、輝度など）を損なうことなく、ポストスペーサを利用しているので他のＩｎ−Ｃｅｌｌタッチパネルの構造よりも工程の負荷も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に用いた液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に用いたデータ線上の導電膜の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に用いた水平ＢＭ上の導電膜とメタル配線の構成を模式図である。
【図４】本発明に用いた水平ＢＭ上の導電膜とメタル配線の接続を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による液晶表示装置は、上面の表示エリア内にデータ線が形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板の上面との対向面に水平ブラックマトリクスと垂直ブラックマトリクスが形成された対向基板と、水平ブラックマトリクスと垂直ブラックマトリクスの交差部分に設置されたポストスペーサと、ＴＦＴ基板と前記対向基板の間隙に保持された液晶層とを備える。さらにＴＦＴ基板には表示エリア内のデータ線上に絶縁層を介して下導電膜が成膜され、対向基板には水平ブラックマトリクスに沿って上導電膜が成膜されるとともに、下導電膜と上導電膜はそれぞれタッチパネル用のＩＣに接続している。さらに、ポストスペーサの表面が上導電膜によって覆われることにより突状電極が形成される。
【００１５】
図１に本発明の液晶表示装置において、対向基板の水平ＢＭに沿った断面構成を模式的に示す。対向基板１には対向電極４上に上絶縁層５が水平ＢＭ２に沿って形成され、更にポストスペーサ６が水平ＢＭ２と垂直ＢＭの交差部分に設置される。このとき、ポストスペーサは、ＴＦＴ基板に接触していない。このポストスペーサ６の表面を覆うように水平ＢＭ２に沿ってパターン形状に上導電膜７が形成され、上導電膜７を覆うように配向膜８が成膜されて突状電極を形成している。この上導電膜７は、Ｙ座標検出用の導電性ラインとして、ＴＦＴ基板１４上のメタル配線を介してＩＣと接続される。
【００１６】
また、図２にＴＦＴ基板のデータ線に沿った断面構成を示す。ＴＦＴ基板１４のデータ線１２上には下絶縁層１１を介して下導電膜１０がパターン形状で成膜されている。更にこの下導電膜１０上に配向膜８が形成されている。この下導電膜１０は、Ｘ座標検出用の導電性ラインとしてＩＣと接続される。
【００１７】
次に、表示パネルを押圧した際の位置検出について説明する。図１の対向基板１上の上導電膜７とＴＦＴ基板１４上の下導電膜１０に電圧がかけられると、表示パネルに押圧が無い場合は、ポストスペーサ６の表面を上導電膜７で覆った突状電極と下導電膜１０との隙間に変化が生じないため、各導電膜を流れる電流値は変化しない。しかし、表示パネルに押圧がある場合、ポストスペーサ６の表面を上導電膜７で覆った突状電極と下導電膜１０との隙間が小さくなる。そのため、対向基板１上の上導電膜７とＴＦＴ基板１４上の下導電膜１０に流れる電流値が変化する。このとき、ＴＦＴ基板１４上の下導電膜１０のうち電流が変化したラインを検出することにより、押圧位置のＸ座標を特定することが可能となる。同様に、対向基板１上の上導電膜７のうち電流が変化したラインを検出することにより、押圧位置のＹ座標を特定することが可能となる。
【００１８】
このように対向基板上のポストスペーサを利用することで、開口率を下げずにセンサ機能を付加することができる。また、新たに突状電極を作成する必要がないので、コストや工程にかかる負荷を低減することが出来る。
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例の液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルを図１に基づいて説明する。図１は本発明の液晶表示装置の対向基板の水平ＢＭに沿った断面構成を模式的に示したものである。図示するように、液晶表示パネルはＴＦＴ基板１４とそれに対向する対向基板１を有する。ＴＦＴ基板１４上にはＴＦＴに接続しているゲート線１３が形成される。ゲート線１３の上面には下絶縁層１１が設けられ、ゲート線１３に対して垂直方向にのびるデータ線１２が下絶縁層１１を介して形成されている。さらに、データ線１２上に下絶縁層１１を介して下導電膜１０が成膜される。ゲート線１３とデータ線１２に仕切られた領域には画素電極９が形成される。画素電極９と下導電膜１０の表面を覆うように配向膜８が成膜される。
【００２１】
対向基板１上には水平ＢＭ２が形成され、ＢＭ２の表面には保護膜３が成膜されている。この保護膜３の表面には、画素電極９に対して垂直方向に対向電極４が形成される。さらに対向電極４上に形成された上絶縁層５上にはポストスペーサ６が設置されている。図示されないが、ポストスペーサ６は水平ＢＭ２と垂直ＢＭの交差部分に設置される。このとき、ポストスペーサはＴＦＴ基板には触れていない。このポストスペーサ６の表面には上導電膜７が、上導電膜７の表面には配向膜８が成膜されている。上導電膜７はＴＦＴ基板１４上のメタル配線を介して、ＴＦＴ基板１４に実装されたタッチパネル用のＩＣ１７と接続される。
【００２２】
ここで図３に上導電膜７とメタル配線１６との接続を示す。図示するようにＴＦＴ基板１４には表示エリア１５外にメタル配線１６が形成され、メタル配線１６はＴＦＴ基板１４上に実装されたタッチパネル用のＩＣ１７と接続している。対向基板１には上導電膜７が形成され、上導電膜７とＴＦＴ基板１４上のメタル配線１６は、表示エリア１５外において上導電膜７とメタル配線１６の交差部分で接続されている。ＴＦＴ基板１４と対向基板１の間隙には、表示エリア１５以外で導電材を含むシール材１８が設けられている。
【００２３】
図４にメタル配線１６と上導電膜７との交差部分の断面構造を示す。交差部分のＴＦＴ基板１４には、表面に下絶縁層１１が形成されない部分が設けられ、この部分のＴＦＴ基板１４上にメタル配線１６が形成されてむき出しとなっている。このむき出しになっているメタル配線１６の表面と対向基板１に形成された上導電膜７の表面との間に、シール材１８に含まれる導通材１９が入りこみ、各表面と接触することにより、水平ＢＭ２上の上導電膜７とＴＦＴ基板１４上のメタル配線１６が導通される。
【００２４】
なお、図３では1本のメタル配線１６に対して上導電膜７が複数本交差しているが、メタル配線１６と導通する所定の上導電膜７以外の交差部分では、メタル配線１６の表面に下絶縁層１１を形成したままにしているため、メタル配線１６と上導電膜７が直接触れることはない。また、図示されないが、ＴＦＴ基板側では下導電膜がデータ線上に下絶縁層を介して形成され、ＩＣと接続される。
【００２５】
このように対向基板とＴＦＴ基板に形成された各々の導電膜にＩＣの出力Ｐａｄから直流の電圧をかけ、押圧があった場合、各々の導電膜の電流の変化を測定することで、押圧の位置が特定できる。このときの上導電膜及び下導電膜にかける電圧は突状電極と下導電膜の面積、また対向基板とＴＦＴ基板の間隙にある液晶層やＰＩなどの誘電率、抵抗値、間隙の距離やパネルの大きさなどの組み合わせによって設定することができる。
【００２６】
また、ここで上導電膜及び下導電膜に使用する導電材料はＩＴＯや、酸化スズ膜、酸化インジウム膜、酸化亜鉛膜など導電性を有し、かつポストスペーサ上に成膜する際に段切れなどを起こさない物性および厚さであれば使用することができる。
【実施例２】
【００２７】
実施例２では、ＩＣの出力電流が上導電膜と下導電膜で異なることとした。その他の構成は実施例１と同様なので説明は省略する。図１に示すように、対向基板１上の上導電膜７は、対向電極４上の上絶縁層５の表面に成膜されるため、上絶縁層５の厚さにより対向電極４からのノイズを受ける場合がある。ここで上絶縁層５の厚さを増す、もしくはＶｃｏｍ電圧を小さくするという方法があるが、いずれも液晶駆動電圧に影響を与えてしまうため、表示品質が悪化する場合がある。従って、本実施例では上導電膜７に対向電極４と同位相の電圧をかけることにより、ノイズの影響を軽減させる。同様にＴＦＴ基板１４上の下導電膜１０においても、ゲート線１３のノイズの影響を受ける場合があるため、ゲート電圧と同位相の電圧をかけることでノイズの影響を軽減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
表示品質を落とさず、液晶表示装置内部にタッチパネルの機能を付加することができる。また半透過型の液晶表示装置やＩＰＳ、ＶＡ、ＴＮなど様々な液晶モードに利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  対向基板
２  水平ＢＭ
３  保護膜
４  対向電極
５  上絶縁層
６  ポストスペーサ
７  上導電膜
８  配向膜
９  画素電極
１０  下導電膜
１１  下絶縁層
１２  データ線
１３  ゲート線
１４  ＴＦＴ基板
１５  表示エリア
１６  メタル配線
１７  ＩＣ
１８  シール材
１９  導通材
【図１】
2010181568.tif 000003
【図２】
2010181568.tif 000004
【図３】
2010181568.tif 000005
【図４】
2010181568.tif 000006