(57)【要約】【課題】液晶表示装置の総厚みを増加させないで簡素な構成のタッチセンサ機能付液晶表示装置１を提供する。【解決手段】液晶パネルは、透光性の上基板２と、上基板２にシール部４を介して間隙を設けて張合わされた下基板３と、シール部４の内側の間隙に充填された液晶層５から構成されている。更に、上基板２の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極６と、下基板３の液晶層５の側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極１０とを形成し、複数の透明電極６の夫々と複数の配線電極１０の夫々とを、上基板２の側面に設けた導電材９により電気的に接続するようにした。【選択図】図１
2010181747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の上基板と、
前記上基板にシール部により間隙を設けて貼り合わされた下基板と、
前記シール部の内側の前記間隙に充填された液晶と、
前記上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極と、
前記下基板の前記液晶の側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極と、
前記複数のタッチセンサ用の透明電極の夫々と前記複数の配線電極の夫々とを前記上基板の側面を介して電気的に接続する導電材と、を備えることを特徴とするタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項２】
前記下基板の周辺部であって前記液晶側の表面には、液晶駆動用の電極端子と前記配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子が設けられ、
前記液晶駆動用の電極端子と前記タッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項３】
前記配線電極は、前記下基板の液晶側の表面であって前記シール部の外側から内側に跨って形成され、前記導電材が電気的に接続する領域は金属酸化物からなる透明電極により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項４】
前記タッチセンサ用の透明電極の上に上偏光板が設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項５】
前記上偏光板の上には透光性接着材により透明基板が接着されていることを特徴とする請求項４に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項６】
前記上基板の前記液晶側の表面にカラーフィルター層が形成され、
前記下基板の前記液晶側の表面に液晶を駆動するためのＴＦＴが形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶は、横電界によるインプレーン方式により駆動されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチセンサ機能付液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルを構成する表示面側の透光性の基板の外面に、静電容量結合方式のタッチセンサ用電極が形成されたタッチセンサ機能付液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や券売機、携帯用ゲーム機などの表示入力装置にタッチセンサを組み合わせた、タッチセンサ付表示装置が広く実用化されている。タッチセンサ付表示装置は、表示装置にタッチするボタンが表示され、その部分を指やペンなどで押すと、その押したことを検出して情報が入力される。制御部は、入力された情報に基づいて、表示装置が表示する画像を切替え、次の入力や他の動作を行なう。タッチセンサ付表示装置は、表示画面上にタッチセンサが一体的に構成されているので、省スペースである。また、入力ボタンの位置や機能を自由に変更することができるので、操作性がよい。
【０００３】
図１０は、従来公知のタッチパネル付液晶表示装置３０の縦断面図である。液晶表示装置３１の上にはタッチパネル３２が積層されている。液晶表示装置３１は、下ガラス基板３３と上ガラス基板３４の間にシール３５により液晶層３６が封入されている。下ガラス基板３３及び上ガラス基板３４の液晶層３６側の表面には図示しない液晶駆動用の電極が形成されている。下ガラス基板３３の液晶層側の表面には液晶層を駆動するためのドライバＩＣ３７が実装されている。下ガラス基板３３の液晶層側の表面にはドライバＩＣ３７に駆動信号を供給するための液晶表示装置用フレキシブル基板３８が接続されている。タッチパネル３２は、下透明基板４０と上透明基板４１はシール４２を介して間隙を設けて貼り合わされている。下透明基板４０と上透明基板４１の内表面には図示しない透明電極が形成されている。下透明基板４０又は上透明基板４１にはタッチパネル用フレキシブル基板４３が接続されている。下ガラス基板３３の下面と上透明基板４１の上面には液晶層３６の分子配向を視覚化するための下偏光板３９と上偏光板４４が貼り付けられている。
【０００４】
タッチパネル３２は透明である。従って、液晶表示装置３１に表示された文字や画像はタッチパネル３２を介して上部から視認することができる。タッチパネル３２が抵抗膜方式の場合、タッチパネル３２の上透明基板４１又は上偏光板４４を指で押下すると、下透明基板４０と上透明基板４１の夫々の内面に形成された図示しない透明電極が接触する。下透明基板４０と上透明基板４１の透明電極は一般的に互いに直交する複数の配線で構成されているため、両者の電極が接触すると、その接触点の位置信号がタッチパネル用フレキシブル基板４３を介して図示しない制御部に伝達され、指が触れた位置を特定する。このようにして、画像表示を行うことができるとともに、その画像表示面から情報の入力を行うことができる。また、タッチパネル３２が下透明基板４０と上透明基板４１の透明電極にそれぞれ直交する複数の配線を使った静電容量結合方式であれば、指が触れることによる指と電極間の寄生容量の変化を、直交する電極配線それぞれが検出して、タッチした位置を特定することができる。
【０００５】
しかしながら、図１０に示した従来公知のタッチパネル付液晶表示装置３０では、液晶表示装置３１の上に、２枚の透明基板が張り合わされたタッチパネル３２が積層されるために、タッチパネル付液晶表示装置３０の総厚みは厚くなる。また、反射表面が４面存在するので、反射損失により表示画像の透過光量が低下する。また、液晶表示装置３１の駆動信号を入力するための液晶表示装置用フレキシブル基板３８と、タッチパネル３２からタッチ信号を取り出すためのタッチパネル用フレキシブル基板４３の２つのフレキシブル基板を接続する必要がある。そのために、部品点数や組立工程数が増加し、製造コスト高となる。
【０００６】
図１１は、液晶パネルの上側のガラス基板５４の液晶層７０側に、液晶層駆動用とは別に透明電極５３を設けて静電容量結合方式のタッチパネルを構成したタッチパネル表示装置の断面図である（特許文献１の図１）。アクティブ基板５０とタッチパネル基板６０の間に液晶層７０が挟持されている。タッチパネル基板６０は、液晶層７０側から、透明電極５１、カラーフィルター層５２、透明電極５３、ガラス基板５４、偏光板５５の順序で積層されている。このタッチパネル基板６０は、透明電極５３の周囲に所定のピッチで、例えば４隅に位置検出用配線が接続されている。指が偏光板５５の表面に触れると、触れた位置において指と透明電極５３の間の静電容量が変化する。この静電容量変化に伴い、指が触れた位置を中心として４隅の位置検出用配線に電流が流れる。４隅の位置検出用配線と指が触れた位置との間には透明電極５３の抵抗が介在するので、指が触れた位置に応じて４隅を流れる電流が異なる。この電流を検出することにより、指が触れた位置を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３２７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１に示すタッチパネル表示装置では、透明電極５３の４隅に配線を設置して、この４隅を流れる電流を比較することにより、指の位置を検出している。しかしながら、指が偏光板５５に触れたときに、指と透明電極５３との間に形成される容量は極めて小さいので、この小さな容量に流れる電流も極めて小さい。この微弱電流を更に４分割してその分割された電流値を比較しなければならず、回路構成が極めて複雑になる。また、外部または内部から入るノイズにより誤動作しやすい。また、特許文献１は、外部回路とタッチパネルとの間の接続方法については、何ら開示していない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決して、簡単な構成で確実に動作し、かつ、タッチセンサの付加によって装置全体の厚さが厚くならないように構成したタッチセンサ機能付液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置は、液晶パネルの透光性の上基板と、上基板にシール部を介して間隙を設けて貼り合わされた下基板と、シール部の内側の間隙に充填された液晶と、上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられたタッチセンサ用の透明電極と、下基板の液晶側の表面に、互いに電気的に分離して複数設けられた配線電極と、複数のタッチセンサ用の透明電極の夫々と複数の配線電極の夫々とを上基板の側面を介して電気的に接続する導電材とを備える構成である。
【００１１】
さらに、下基板の周辺部であって液晶層側の表面には、液晶層駆動用の電極端子と配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子が設けられ、液晶層駆動用の電極端子とタッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えることとした。
【００１２】
さらに、配線電極は、下基板の液晶側の表面であってシール部の外側から内側に跨って形成され、導電材が電気的に接続する領域は金属酸化物からなる透明電極により形成されることとした。
【００１３】
さらに、タッチセンサ用の透明電極の上には上偏光板を設けることとした。
【００１４】
さらに、上偏光板の上に透光性接着材により透明基板を接着することとした。
【００１５】
さらに、上基板の液晶側の表面にカラーフィルター層を形成し、下基板の液晶側の表面には液晶層を駆動するためのＴＦＴを形成してもよい。
【００１６】
これらの構成を横電界によるインプレーン方式により駆動される液晶に適用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置の構成によれば、簡単な構成で確実に動作するタッチセンサを付加し、かつ、このタッチセンサの付加により液晶表示装置の全体の厚さが厚くならないタッチセンサ機能付液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の模式的な斜視図である。
【図３】本発明のタッチセンサの原理を説明するための回路図及び検出信号のグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の断面構造による説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の上基板の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の下基板の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置の説明図である。
【図１０】従来から公知のタッチパネル付液晶表示装置の縦断面図である。
【図１１】従来から公知のたちパネル表示装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置では、液晶パネルの上基板の外側の表面に、互いに電気的に分離する複数のタッチセンサ用透明電極を形成した。このタッチセンサ用透明電極のそれぞれと、液晶パネルの下基板の液晶側表面に互いに電気的に分離して設けられた複数の配線電極の夫々を電気的に接続する導電材を上基板の側面に設けている。さらに、下基板の液晶側の表面の外周部に、液晶を駆動する電極端子と上述の配線電極に接続するタッチセンサ用の電極端子を設ける構成とした。そして液晶駆動用の電極端子とタッチセンサ用の電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えている。
以下、本発明のタッチセンサ機能付液晶表示装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１に、タッチセンサ機能付液晶表示装置１の基本的な構成を表す。図１（ａ）は、タッチセンサ機能付液晶表示装置１の模式的な斜視図であり、（ｂ）はＡＡ’部分の模式的な縦断面図である。
【００２０】
タッチセンサ機能付液晶表示装置１は、透光性の上基板２と下基板３の間にシール部４を介して間隙が設けられ、この間隙に液晶が充填されて液晶層５を構成する。下基板３及び上基板２の内面には液晶層５を駆動するための液晶駆動用電極１４ａ、１４ｂが形成されている。上基板２の外側の表面７には互いに電気的に分離した複数のタッチセンサ用の透明電極６が形成されている。下基板３の液晶層５側の表面８には、互いに電気的に分離した複数の配線電極１０が形成されている。複数の透明電極６ａ、６ｂの夫々は、複数の配線電極１０ａ、１０ｂの夫々に、上基板２の端面及びシール部４の外側面に形成した導電材９ａ、９ｂにより電気的に接続されている。
【００２１】
このように、本発明によるタッチセンサ機能付液晶表示装置１は、液晶表示装置を構成する上基板２の外側の表面７に複数のタッチセンサ用の透明電極６を形成したので、タッチセンサを形成したことによる厚さの増加をほとんど無視することができる。また、個々の透明電極６は静電容量結合型タッチセンサの単独電極として機能するので、指等が近づいて静電容量が変化したときに流れる電流、または電位変化を確実に検出することができる。
【００２２】
上基板２及び下基板３には透光性のガラス板を使用することができる。タッチセンサ用の透明電極６は、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、酸化スズ、酸化亜鉛等の透光性の導電材料を使用することができる。透明電極６は、数１０ｎｍ〜数１０００ｎｍの厚さである。また、透光性の導電性ポリマーをスクリーン印刷等により透明電極６を形成することができる。下基板３の液晶層５側の表面８に形成した配線電極１０は、透明導電膜や金属膜を使用することができる。導電材９として導電性ポリマーを塗布して形成することができる。また、導電性ポリマーに代えて有機溶剤に導電性粒子を混入した溶液を塗布して形成することができる。導電性粒子としては、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、ＩＴＯなどを使用することができる。また、液晶駆動用電極１４ａ、１４ｂを下基板３と上基板２の内表面に形成したが、インプレーン（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置の場合は、いずれか一方の基板の内表面に液晶駆動用電極を形成すればよい。
【００２３】
図２は、フレキシブル基板１３を設置した状態を表す模式的な斜視図である。下基板３の一辺は、平面視において上基板２よりも突出するように形成されている。この突出部の液晶層５側の表面８には、液晶層５を駆動する駆動信号を入力するための駆動用電極端子１１と、透明電極６に電気的に接続し、タッチセンサの検出信号を出力するためのタッチセンサ用電極端子１２とが集約的に形成されている。この駆動用電極端子１１及びタッチセンサ用電極端子１２に電気的接続するようにして、フレキシブル基板１３が下基板３の液晶層５側の表面８に接着されている。このように、１枚のフレキシブル基板１３を介して駆動信号と検出信号を入力又は出力するようにしたので、外部回路と接続するための他のフレキシブル基板や、これを接続するための製造工程を必要とせず、製造コストを抑えることができる。
【００２４】
なお、ここでは、タッチセンサ用の透明電極６を６個形成した例を示したが、更に多数又は少数の透明電極６で構成しても良い。また、下基板３の液晶層５側の表面８に駆動用電極端子１１やタッチセンサ用電極端子１２を形成し、下基板３にフレキシブル基板１３を接着したが、これに代えて、下基板３に対して上基板２の一辺を突出させ、上基板２の液晶層５側の表面に駆動用電極端子１１及びタッチセンサ用電極端子１２を集約的に形成し、上基板２の液晶層５側の表面にフレキシブル基板１３を接着してもよい。この場合、導電材９は上基板２の側面から上基板２の液晶層５側の表面に回りこむように形成すればよい。
【００２５】
本発明に用いた容量結合型タッチセンサの動作原理を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は等価回路図、（ｂ）は検出電圧の時間変化を表すグラフである。図３（ａ）に示すように、タッチセンサ用の透明電極６は、抵抗Ｒｓを介して電源Ｖｃｃに接続され、容量Ｃｓを介して基準電位に接続されている。ここでは、基準電位をＧＮＤとする場合を説明する。また、基準電位との間にリセット用のスイッチＳＷが挿入されている。人体、この場合は指が透明電極６に接近すると、指は人体の抵抗Ｒｘを介して基準電位（ＧＮＤ）に接続されるので、透明電極６と指との間で容量Ｃｘが形成される。従って、指が接近しないときは、透明電極６とＧＮＤとの間には容量Ｃｓが構成されているが、指が透明電極６に接近したときは、容量Ｃｘが付加されて全体の容量がＣｓ＋Ｃｘとなる。
【００２６】
図３（ｂ）を用いてタッチセンサの検出方法を説明する。横軸が時間を、縦軸が透明電極６の電圧Ｖｓを表す。まず、スイッチＳＷをオンにして、透明電極６の電位をＧＮＤの電位に設定する。次に、スイッチＳＷをオフにする。すると、抵抗Ｒｓを介して電流が流れ、電圧ＶｓはグラフＧ１のように上昇する。この上昇は抵抗Ｒｓと容量Ｃｓの時定数により定められる。これに対して、指を透明電極６に接近させた状態でスイッチＳＷをオフにすると、電圧ＶｓはグラフＧ２のように、グラフＧ１よりも立ち上がりが遅くなる。これは、指の接近により透明電極６とＧＮＤ間の容量が、容量Ｃｘ分増加したためである。
【００２７】
従って、スイッチＳＷをオフした後の所定の時刻ｔｘにおいて電圧Ｖｓを測定することにより、指が透明電極６に接近しているか否かを判別することができる。即ち、電圧ＶｓがＶ１となる場合は指が接近していない場合であり、Ｖ１よりも小さなＶ２である場合は指が接近している場合である。これを、各透明電極６について順次検出して、指が接近した位置を特定する。なお、判定は、所定の時刻ｔｘまでに流れた電流の総量（これは、容量値の測定と同義である）を比較してもよい。このように、透明電極６の面内電流分布を測定するのではなく、一枚の電極として電圧Ｖｓを測定するので、ノイズに対して強く、指が接近した箇所を確実に特定することができる。
【００２８】
（第１実施例）
図４〜図７を用いて、本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置１を説明する。図４は、タッチセンサ機能付液晶表示装置１の断面構造を説明するための説明図であり、図５は、上基板２の上面図及び部分断面図であり、図６は下基板３の上面図及び部分断面図であり、図７は斜視図及び部分断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００２９】
図４において、ガラス板からなる下基板３と上基板２はシール部４を介して間隙を設けて貼り合わされている。下基板３と上基板２の間隙であってシール部４の内側には液晶５が充填されている。上基板２の外表面には電気的に分離した複数のタッチセンサ用の透明電極６が形成されている。透明電極６の上には上偏光板１７が貼り付けられている。上基板２の液晶５側の表面８にはカラーフィルター層１６が形成され、カラーフィルター層１６の上には液晶５を駆動するための透光性の液晶駆動用電極１４が形成されている。
【００３０】
下基板３の液晶５側の表面８には層間絶縁膜１５が形成され、層間絶縁膜１５の上であって、シール部４の外側から内側に跨って、配線電極１０ｘが形成されている。下基板３の液晶５側の表面８であって層間絶縁膜１５の下部には、金属膜からなる配線電極１０ｙが形成されている。配線電極１０ｘと１０ｙとは、層間絶縁膜１５に開口したコンタクトホールを介して電気的に接続されている。層間絶縁膜１５の上には液晶層を駆動する画素電極として液晶駆動用電極１４ａが分離して形成されている。各液晶駆動用電極１４ａには図示しないＴＦＴが接続されている。
【００３１】
上基板２の表面から、上基板２の側面、上基板２の液晶５側の表面、シール部４の外側面及び配線電極１０ｘの表面に渡って、導電材９が形成されている。これにより、タッチセンサ用の透明電極６と配線電極１０ｘとが電気的に接続される。下基板３の右辺は上基板２から突出し、その液晶５側の表面８には配線電極１０ｙと層間絶縁膜１５が延在するように形成されている。この延在する層間絶縁膜１５には配線電極１０ｙが露出するようにコンタクトホールが形成され、コンタクトホールの壁面と露出した配線電極１０ｙの上にはタッチセンサ用電極端子１２が形成されている。紙面奥側又は手前側には液晶駆動用の電極が配線電極１０ｙと同様に形成されており、同様にコンタクトホール及び駆動用電極端子が形成されている。電極端子２１が形成されたフレキシブル基板１３は、タッチセンサ用電極端子１２と電気的に接続するように導電材料２０を介して接着されている。フレキシブル基板１３には多数の電極端子２１が形成されており、タッチセンサ用電極端子１２と同様に駆動用電極端子１１と電気的に接続される。また、下基板３の突出部には液晶駆動用のドライバＩＣ１９が設置されている。下基板３の液晶５側と反対側の表面には下偏光板１８が貼り付けられている。
【００３２】
このように、タッチセンサ用の透明電極６は、導電材９、配線電極１０ｘ、配線電極１０ｙ、タッチセンサ用電極端子１２を介して外部回路に電気的に接続している。ここで、配線電極１０ｘとタッチセンサ用電極端子１２とにＩＴＯ等の金属酸化物からなる透明導電膜を使用している。これにより電極面に水分等が付着しても腐食することが無い。さらに、配線電極１０ｙは全面が層間絶縁膜１５により覆われている。これにより、配線電極１０ｙとして金属膜を使用しても、水分等による腐食を防止することができる。
【００３３】
以上のように、タッチセンサを設けているが表示装置の全体の厚さは厚くならず、タッチセンサ用のフレキシブル基板を別に設ける必要がなく、かつ、信頼性の高いタッチセンサ機能付液晶表示装置１を提供することができる。
【００３４】
図５（ａ）は、第１実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置１の上基板２の模式的な上視図であり、液晶パネルに組み立てる前の状態を表す。上基板２の上面には６個にタッチセンサ用の透明電極６が電気的に分離して形成されている。各透明電極６は、一部が上基板２の端部にまで延在し、導電材９と導通を取りやすい形状を有している。透明電極６は、スパッタリング法や蒸着法によりＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛等からなる透明導電膜を堆積し、パターニング及びエッチング工程を通して分離形成する。あるいは、透明電極６の形状の開口部を有するマスクを上基板２上に設置し、その上から透明導電膜をマスク堆積して形成することができる。このマスク堆積法によれば、透明導電膜のパターニングやエッチング工程を省くことができる。また、透光性の導電ポリマーをスクリーン印刷により形成して、透明電極６とすることができる。
【００３５】
図５（ｂ）は、上基板２のＢＢ’部分の模式的な縦断面図である。上基板２の液晶５側の表面には、カラーフィルター層１６、透光性の液晶駆動用電極１４ｂ、液晶分子の配向用の配向膜２２が順に積層されている。カラーフィルター層１６は、下基板３に形成する液晶駆動用電極１４ａの対向する位置に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなるフィルター層が形成され、これらの間隙やその他の領域には黒色の遮光層により覆われている。黒色遮光層は光の漏れを防止するために形成されている。各色のフィルター層は、顔料を含有した又は染料により染色された感光性樹脂を基板表面に塗布し、露光及び現像してパターン化した。液晶駆動用電極１４ｂは、スパッタリングや蒸着法によりＩＴＯ等からなる透明導電膜を堆積して形成した。配向膜２２は、有機材料、例えばポリイミドを基板表面に塗布し、表面をラビングして形成した。或いは、無機材料、例えばシリコン酸化膜の斜方蒸着を行って形成することができる。
【００３６】
なお、本実施例では、６個の透明電極６を形成しているが、更に多数の電極を形成してもよい。その場合に、各透明電極６は上基板２の端部に電極を引出すようにすればよい。
【００３７】
図６（ａ）は、第１実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置１の下基板３の模式的な上面図であり、液晶パネルに組み立てる前の状態を表す。下基板３の液晶側の表面には、下基板３の端部側に露出する配線電極１０ｘ、下基板３の下辺部に集約されるタッチセンサ用電極端子１２、配線電極１０ｘとタッチセンサ用電極端子１２とを電気的に接続する配線電極１０ｙが形成されている。下基板３の下辺部には、ドライバＩＣ１９に信号を供給するための駆動用電極端子１１が、タッチセンサ用電極端子１２とともに集約的に形成されている。上基板２と張り合わせ、液晶５を封入するためのシール部４が下基板３の外周に沿って、表示領域２４を囲むように形成されている。
【００３８】
配線電極１０ｘは、シール部４の下面から下基板３の端部にかけて形成されている。配線電極１０ｘは、ＩＴＯ等の金属酸化物からなる電極であり、スパッタ法や蒸着法により形成することができる。配線電極１０ｙは表示領域２４の外側の領域に形成されている。配線電極１０ｙは、スパッタ法や蒸着法により金属膜を堆積し、パターニングして形成した。シール部４は接着材からなり、スクリーン印刷により形成した。なお、表示領域２４には画素電極、この画素電極に電荷を供給するＴＦＴ、このＴＦＴを駆動するための配線等が形成されているが、図では省略している。
【００３９】
図６（ｂ）は、下基板３のＣＣ’部分の模式的な縦断面図である。配線電極１０ｙは、下基板３の表面に形成され、その上に層間絶縁膜１５が形成され、その上に配線電極１０ｘ、シール部４、液晶駆動用電極１４ａが形成され、その上に配向膜２２ａが形成されている。配線電極１０ｘと配線電極１０ｙとは、層間絶縁膜１５に形成したコンタクトホールを介して電気的に接続する。シール部４の外側は外気に晒されるが、この外気に晒される配線電極１０ｘはＩＴＯ等の金属酸化物で形成したので、腐食等による断線が発生し難い。また、金属膜からなる配線電極１０ｙは表示領域２４の外側に形成したので、表示画像の透過光を遮蔽する等の影響を及ぼさない。また、配線電極１０ｙは全面が層間絶縁膜１５により覆われているので、酸化や腐食による断線が発生し難い。また、駆動用電極端子１１とタッチセンサ用電極端子１２とを下基板３の下辺部に集約的に形成したので、図２に示したように１枚のフレキシブル基板１３により外部回路と接続することができる。
【００４０】
なお、液晶駆動用電極１４ａとして通常ＩＴＯ等からなる透明導電膜を使用するので、配線電極１０ｘと液晶駆動用電極１４ｂと同時に形成することができる。また、液晶駆動用としてＴＦＴを形成する場合は、ＴＦＴを構成する金属電極と配線電極１０ｙとを同時に形成することができる。その結果、下基板３の形成にタッチセンサ用として新たな工程を必要としないので、製造コストの増加を抑えることができる。
【００４１】
図７（ａ）は、下基板３と上基板２とを貼り合わせて組立が完了したタッチセンサ機能付液晶表示装置１の模式的な斜視図（上偏光板１７は省略）であり、図７（ｂ）は、そのＤＤ’部分の模式的な縦断面図である。上基板２の端部に延在する透明電極６ａと、下基板３の端部の層間絶縁膜１５上に形成した配線電極１０ａｘとが、導電材９ａにより電気的に接続され、同様に、透明電極６ｂと配線電極１０ｂｘとが導電材９ｂにより電気的に接続されている。他の透明電極６も同様である。
【００４２】
導電材９として、導電性ポリマーを使用した。より具体的には、導電性ポリマーをアルコール等の有機溶媒に分散させる。この導電性ポリマーを上基板２の端部にディスペンサにより塗布し、毛細管現象により下基板３と上基板２の間隙（通常は約５μｍである）に浸透させる。その後、乾燥又は焼成を行って有機溶剤を蒸発させ、残留した導電性ポリマーにより透明電極６と配線電極１０ｘとを電気的に接続する。また、導電性ポリマーに代えて、有機溶剤に希釈された導電性粒子を用いることができる。この場合も、上記と同様の工程により、透明電極６と配線電極１０ｘとを電気的に接続することができる。導電性粒子として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯなどを使用することができる。ＩＴＯ粒子は信頼性が高いので、より好適である。
【００４３】
上基板２の上面に上偏光板１７が、下基板３の下面に下偏光板１８が貼り付けられている。下基板３の下辺部の表面８には、フレキシブル基板１３が接着されている。タッチセンサ用電極端子１２と駆動用電極端子１１は集約的に形成されているので、１枚のフレキシブル基板１３により、外部回路と電気的に接続することができる。その他の構成は既に説明したので、説明を省略する。
【００４４】
（第２実施例）
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置１を、図８に基づいて説明する。図８（ａ）は、その模式的な斜視図であり、（ｂ）はＥＥ’部分の模式的な縦断面図である。本実施例の液晶表示装置は横電界により駆動されるインプレーン方式である。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、上基板２の外側の表面７には、電気的に分離する６個のタッチセンサ用の透明電極６が形成されている。各透明電極６は、互いに狭い間隙をもって分離している。上基板２の液晶層側の表面には、カラーフィルター層１６と、配向膜２２ｂが積層して形成されている。インプレーン方式なので、上基板２の液晶層側には液晶駆動用電極を形成する必要がない。また、下基板３の層間絶縁膜１５の上に形成される液晶駆動用電極１４ａは、液晶５に対して横方向に電界を印加することができるように構成されている。その他の構成は、第１実施例と同様なので、説明を省略する。
【００４６】
インプレーン方式の液晶表示装置は、上基板２の液晶５側に透明電極が形成されていないので、外部から静電気等が印加されると、液晶の配向が乱されやすい。そこで、本実施例では、タッチセンサ用の複数の透明電極６が上基板２の表面に隙間を狭くして形成されている。これにより、外部から印加される静電気は透明電極６により遮蔽される。即ち、透明電極６は、タッチセンサとしての検出手段とともに静電気を遮蔽する遮蔽手段としても機能する。
【００４７】
（第３実施例）
本実施例に係るタッチセンサ機能付液晶表示装置１を、図９に基づいて説明する。図９（ａ）は、タッチセンサ機能付液晶表示装置１の模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、タッチセンサ部に形成される容量を説明するための図である。第１実施例と異なる部分は、上偏光板１７の上に透明基板２３が貼り付けられている点である。その他の構成は、第１実施例において既に説明したので、説明を省略する。
【００４８】
透明基板２３は、ガラスや透光性樹脂により形成され、液晶表示装置のカバーガラスとして機能する。透明基板２３は上偏光板１７に図示しない光学接着剤により直接前面が接着されている。そのために、外部からの衝撃や表示面への落下物に対する強度が補強される。しかも、透明基板２３と上偏光板１７との間の隙間はきわめて狭いので、タッチセンサを構成しているにもかかわらず、全体の厚さを薄く形成することができる。更に、透明基板２３を上偏光板１７に光学接着剤を介して直接接着したので空気層が除去され、空気層との界面反射による反射損を低減させている。その結果、明るい画像を表示することができる。
【００４９】
図９（ｂ）に示すように、指を透明基板２３の表面に触れることにより、指と透明電極６との間に上偏光板１７に基づく容量Ｃ１、透明基板２３に基づく容量Ｃ２が直列に構成される。透明基板２３を設置することにより、指と透明電極６との間の距離が拡大し、容量の大きさは低下する。しかし、透明基板２３を設置することにより、指と透明電極６との間の距離が固定されるので、指を透明基板２３に触れたときに検出する電圧Ｖｓは、ばらつきが少なくなる。これによ、指がタッチした電極を確実に特定することができる。
【００５０】
本発明によるタッチセンサ機能付液晶表示装置１は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ＰＤＡ等に使用するのが好適である。また、ＡＴＭ、券売機、自動販売機やリモコンなどの多様な情報端末に適用することができる。人間の指のサイズを考慮すれば、指のサイズよりも高精細な位置検出手段を設けることは、過剰スペックとなる。従って、本発明のタッチセンサ用の透明電極６でも、その機能を十分果たすことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  タッチセンサ機能付液晶表示装置
２  上基板
３  下基板
４  シール部
５  液晶
６  透明電極
７  外側の表面
８  液晶側の表面
９  導電材
１０  配線電極
１１  駆動用電極端子
１２  タッチセンサ用電極端子
１３  フレキシブル基板
１４  液晶駆動用電極
１５  層間絶縁膜
１６  カラーフィルター層
１７  上偏光板
１８  下偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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