(57)【要約】【課題】高感度で、かつ、歩留まりのよい情報入力装置、および情報入出力装置を提供する。【解決手段】第１の基板２と、第２の基板３と、位置検出部２４と、画素電極９と、共通電極７とを有する。第１の基板２と第２の基板３は対向して形成されるものである。また、位置検出部２４は、少なくとも３つ以上のセンサ電極１９ａ，１９ｂ，１６で構成されており、第１の基板２または、第２の基板３の少なくとも一方の基板のたわんだ位置を、３つのセンサ電極間の電気的変化により検出するものである。また、画素電極９及び共通電極７は画素毎に形成されており、画素電極９と共通電極７の、電極間の電圧もしくは電流の変化により、第１の基板２、又は第２の基板３から射出する光の光量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して形成される第２の基板と、
少なくとも３つ以上のセンサ電極で構成され、前記第１の基板、及び前記第２の基板の少なくとも一方の基板のたわんだ位置を、前記センサ電極間の電気的変化により検出する位置検出部
を含む情報入力装置。
【請求項２】
前記位置検出部の前記少なくとも３つ以上のセンサ電極は、第１の基板に形成された少なくとも２つ以上の第１センサ電極と、第２の基板に形成された少なくとも１以上の第２センサ電極とから構成される
請求項１記載の情報入力装置。
【請求項３】
前記第２センサ電極は、フローティング電極であり、前記一方の基板のたわんだ位置は、前記第２センサ電極による前記２つ以上の第１センサ電極間の電気的変化により検出する請求項２記載の情報入力装置。
【請求項４】
前記第１センサ電極及び／又は前記第２センサ電極は、センサ調整層上に形成される
請求項３記載の情報入力装置。
【請求項５】
前記電気的変化は、前記センサ電極間の電圧変化である
請求項４記載の情報入力装置。
【請求項６】
前記電気的変化は、前記センサ電極間の容量変化である
請求項４記載の情報入力装置。
【請求項７】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して形成される第２の基板と、
少なくとも３つ以上のセンサ電極で構成され、前記第１の基板、及び前記第２の基板の少なくとも一方の基板のたわんだ位置を、前記センサ電極間の電気的変化より検出する位置検出部と、
電極間の電圧もしくは電流の変化により、前記第１の基板、又は第２の基板から射出する光の光量を制御するために画素毎に形成された画素電極、及び前記画素電極に対向して形成された共通電極、
を含む情報入出力装置。
【請求項８】
前記画素電極は前記センサ電極を兼ねる
請求項７記載の情報入出力装置。
【請求項９】
前記位置検出部の前記少なくとも３つ以上のセンサ電極は、第１の基板に形成された少なくとも２つ以上の第１センサ電極と、第２の基板に形成された少なくとも１以上の第２センサ電極とから構成され、前記第１センサ電極は、画素電極を兼ねる
請求項８記載の情報入出力装置。
【請求項１０】
前記第２センサ電極は、フローティング電極である
請求項９記載の情報入出力装置。
【請求項１１】
前記２以上の第１センサ電極のうち、少なくとも２つの第１センサ電極は、それぞれ異なる画素の画素電極で構成され、異なる信号配線に接続されている
請求項１０記載の情報入出力装置。
【請求項１２】
前記第１センサ電極及び／又は第２センサ電極はセンサ調整層上に形成される
請求項１１記載の情報入出力装置。
【請求項１３】
画素毎に形成されたカラーフィルタ層を有し、
前記第１センサ電極及び前記第２センサ電極は、同一のカラーフィルタ層に対向する領域に形成される
請求項１２記載の情報入出力装置。
【請求項１４】
前記第１の基板と前記第２の基板間に、液晶材料が封入された液晶層を有する
請求項１３記載の情報入出力装置。
【請求項１５】
前記電気的変化は、前記センサ電極間の電圧変化である
請求項１４記載の情報入出力装置。
【請求項１６】
前記電気的変化は、前記センサ電極間の容量変化である
請求項１４記載の情報入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報入力装置及び情報入出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。このため、液晶表示装置は、携帯電話、デジタルカメラ等のモバイル用途の電子機器において多く使用されている。液晶表示装置は、一対の基板の間に、液晶層が封入された液晶パネルを有しており、その液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの平面光源から照射された光を、その液晶パネルが変調する。そして、その変調した光によって、画像の表示が液晶パネルの正面にて実施される。
【０００３】
また、近年、液晶表示装置の画面上に表示されたアイコン等を、ユーザが直接タッチすることにより、ユーザの指示内容を入力する、タッチパネルを具備する液晶表示装置が使用されている。
【０００４】
このタッチパネルは、液晶表示装置の画面上に示す指示内容を、人の手、又は物体で直接的に接触することにより選択できるように、液晶表示装置の最上側に設置される。タッチパネルでは、手、又は物体が接触された位置が検出され、接触された位置で指示する内容を入力信号として、液晶表示装置を駆動する。タッチパネルを具備する液晶表示装置は、コンピュータ等に使用される場合や、キーボード、又はマウスのような入力装置、携帯電話のようなモバイル製品に使用される場合、キーパッドのような入力装置を別に必要としない。このため、このようなタッチパネルを具備する液晶表示装置の使用が拡大している傾向にある。
【０００５】
一方、タッチパネルが、液晶表示装置の上部に配置されることにより、タッチパネルを具備した製品では、厚み、又はサイズの増加、屈折界面の影響による光学特性の低下が起こる。また、液晶表示装置の他に、タッチパネルが必要なことによる製造コスト高などの問題があり、液晶表示装置と、タッチパネルを一体形成することが検討されている。
【０００６】
近年、このような、液晶表示装置とタッチパネルが一体形成された、いわゆるセンサ機能を有する液晶表示装置が提案されている。センサ機能を有する液晶表示装置の一つとして、下記特許文献１には、液晶表示装置の液晶パネルに、手、又は物体が接触する場合に発生する外部圧力を、液晶パネルを構成する一対の基板間の電気的接触によって検出する方法が記載されている。
【０００７】
図２２Ａ，Ｂに、従来のセンサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置の概略構成を示す。従来のセンサ機能を有する液晶表示装置１００は、アレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向して設けられる対向基板１０２と、アレイ基板１０１、及び対向基板１０２の間に介在される、液晶層１０３とを含んで構成される。
【０００８】
まず、アレイ基板１０１について説明する。
アレイ基板１０１は、絶縁基板１０４と、その絶縁基板１０４上に画素に対応して形成される複数個のスイッチング素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下ＴＦＴ）１０７とを有して構成される。そして、ＴＦＴ１０７上部には、ＴＦＴ１０７を被覆して平坦化するための平坦化膜１０５を有し、平坦化膜１０５に形成されたコンタクト部１１８を通して、ＴＦＴ１０７に接続される画素電極１０６が、その平坦化膜１０５上にパターン形成されている。さらに、その画素電極１０６上部には、図示しない配向膜を有する。
【０００９】
次に、対向基板１０２について説明する。
対向基板１０２は、ガラス、又はポリカーボネート（ＰＣ）等のような透明な絶縁基板１０９と、絶縁基板１０９の一主面に形成されるカラーフィルタ層１１０と、カラーフィルタ層１１０上に形成される平坦化膜１１１とを有する。また、平坦化膜１１１上には、突起状のセンサ調整層１１５と、そのセンサ調整層１１５を含む全面に形成される共通電極１１２とを有する。さらに、その共通電極１１２上の所定の位置に、液晶層１０３の厚さを保持する為に形成されるスペーサ層１１４と、そのスペーサ層１１４を除く全面に形成される図示しない配向膜とを有する。
【００１０】
カラーフィルタ層１１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を持つ染料や顔料の入った樹脂膜で構成される。
平坦化膜１１１は、カラーフィルタ層１１０面上を平坦化するものであり、光透過性の材料で構成される。
センサ調整層１１５は、平坦化膜１１１上の所定の位置に突起状に形成されるものであり、セル厚（液晶層１０３の厚さ）よりも小さい値を有するように形成される。このセンサ調整層１１５を含む全面に、共通電極１１２が形成される。従来例においては、このセンサ調整層上面に形成される共通電極１１２により、センサ電極１１６が構成される。
【００１１】
また、スペーサ層１１４は、共通電極１１２上に等間隔で離間して形成されるものであり、柱状に、所定のセル厚の高さに形成される。このスペーサ層１１４により、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間のセル厚が保持されることとなる。
【００１２】
以上の構成を有する対向基板１０２と、アレイ基板１０１とは、それぞれの配向膜１０８，１１３とが内側に面するように、所定のセル厚を保持して配置される。このセル厚は、スペーサ層１１４の高さにより面上で一定に保持されるものであり、このセル厚内に、所定の液晶材料が封入されることで液晶層１０３が形成される。
【００１３】
以上の構成を有する液晶表示装置１００では、画素１２１毎に形成された画素電極１０６と共通電極１１２と液晶層１０３とにより、液晶セルが構成される。また、センサ電極１１６と、そのセンサ電極１１６に対向する位置の画素電極１０６とにより、タッチ位置を検出する位置検出部１２６が構成される。
【００１４】
また、図２２Ｂに、液晶表示装置１００の概略平面構成を示す。図２２Ｂでは、簡単の為、アレイ基板１０１に形成された画素電極と、アレイ基板の画素電極、ＴＦＴに接続される信号配線及び走査配線を示す。液晶表示装置１００では、信号配線１２０と走査配線１２３とで囲まれる領域が１つの画素１２１を構成する。また、図２２Ｂには、センサ電極１１６が形成された位置を配線で示す。
【００１５】
図２３に、図２２Ａ，Ｂに示すタッチセンサ内蔵型の液晶表示装置１００の等価回路を示す。書き込み回路１２７から入力される信号は、信号配線１２０を介して、ＴＦＴ１０７のソース電極Ｓに接続されている。また、信号配線１２０には、読み出し回路１２８が接続されている。ＴＦＴ１０７のドレイン電極Ｄは、液晶セルＬＣ、及び位置検出部１２６を構成する画素電極１０６に接続される。ＴＦＴ１０７のゲート電極Ｇには、走査配線１２３から所望のパルス信号が入力される。液晶セルＬＣの共通電極１１２と位置検出部１２６のセンサ電極１１６は、コモン信号配線Ｖｃｏｍに接続されている。
【００１６】
液晶表示装置１００において表示を行うときは、書き込み回路１２７からの信号が、スイッチＳＷ１をオンすることにより、ＴＦＴ１０７を介して液晶セルＬＣを構成する画素電極１０６に入力され、画素電極１０６と共通電極１１２との間に電圧が印加される。これにより、液晶セルＬＣにおける液晶１１７の配向が変化され、所望の表示がなされる。
【００１７】
また、図２２Ａ，Ｂに示す液晶表示装置１００において、手や指等のタッチ対象１２５により、対向基板１０２を押して、圧力印加をする。そうすると、センサ電極１１６と、そのセンサ電極１１６に対向するアレイ基板１０１の画素電極１０６とが、配向膜１０８，１１３を介して接触する。そのとき、図２０に示す回路では、コモン信号配線Ｖｃｏｍからの信号が、ＴＦＴ１０７を介して信号配線１２０に入力され、スイッチＳＷ２がオンされることにより、読み出し回路１２８に読み出される。このように、センサ電極１１６と、画素電極１０６との接触を検出することにより、タッチ対象１２５によるタッチされた位置を検出することができる。
【００１８】
このような従来のセンサ機能を有する液晶表示装置１００では、センサ電極１１６と画素電極１０６とが電気的に接続することで、タッチ対象１２５によりタッチされた位置の検出がされる。このため、２つの電極間距離が近いほど、小さい外圧の印加で、タッチされた位置の検出が可能となる。そして、スペーサ層１１４とセンサ電極１１６との高さの差は小さければ小さい程、センサとしてのタッチ性がよくなる。また、このような液晶表示装置１００では、１対のセンサ電極１１６と画素電極１０６との接触により簡単にタッチ位置が検出できる。しかしながら、その一方で、スペーサ層１１４とセンサ電極１１６との高さの差が小さすぎると、導電性の異物があった場合は、センサ電極１１６と画素電極１０６とが常時接触することになり、誤検知してしまう可能性が大きくなる。さらに、センサ電極１１６を、画素電極１０６側に形成し、画素電極１０６とセンサ電極１１６を兼ねる構成とした場合では、センサ電極１１６の部分は点欠陥となり、画質にも影響を及ぼす。つまり、歩留まりや品質面で生産上に大きな問題が生じる。
【００１９】
特に、液晶表示装置１００では、アレイ基板１０１と対向基板１０２の液晶層１０３に面する表面は、液晶の配向させるためのラビング処理がなされるが、ラビング処理による異物や、また、カラーフィルタの塗料などの異物が発生しやすい。このため、上述の問題が起こりやすい。
【００２０】
また上述のような異物によるセンサ機能の誤検知の問題は、センサ機能が液晶表示装置に内蔵された場合に限らず、センサ機能が他の表示装置に内蔵される構成や、タッチパネルのみの構成においても起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００７−９５０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述の点に鑑み、本発明は、高感度で、かつ、歩留まりのよい情報入力装置、および情報入出力装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の情報入力装置は、第１の基板と、第２の基板と、位置検出部とを有する。第１の基板と第２の基板は対向して形成されるものである。また、位置検出部は、少なくとも３つ以上のセンサ電極で構成されており、第１の基板または、第２の基板の少なくとも一方の基板のたわんだ位置を、３つのセンサ電極間の電気的変化により検出するものである。
【００２４】
本発明の情報入力装置では、３つ以上のセンサ電極により、基板のたわんだ位置が検出されるので、基板にタッチした位置を検出することができ、また、３つ以上のセンサ電極を用いることで、誤検知が低減される。
【００２５】
また、本発明の情報入出力装置は、第１の基板と、第２の基板と、位置検出部と、画素電極と、共通電極とを有する。第１の基板と第２の基板は対向して形成されるものである。また、位置検出部は、少なくとも３つ以上のセンサ電極で構成されており、第１の基板または、第２の基板の少なくとも一方の基板のたわんだ位置を、３つのセンサ電極間の電気的変化により検出するものである。また、画素電極及び共通電極は画素毎に形成されており、画素電極と共通電極の、電極間の電圧もしくは電流の変化により、第１の基板、又は第２の基板から射出する光の光量を制御する。
【００２６】
本発明の情報入出力装置では、３つ以上のセンサ電極により、基板のたわんだ位置が検出されるので、基板にタッチした位置を検出することができ、また、３つ以上のセンサ電極を用いることで、誤検知が低減される。
また、画素電極と共通電極の、電極間の電圧もしくは電流の変化により、第１の基板、又は第２の基板から射出される光の光量を制御することにより、所望の映像が表示される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高感度で、かつ、歩留まりのよい情報入力装置及び情報入出力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ａ，Ｂ  本発明の第１の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成及び、平面構成である。
【図２】本発明の第１の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における情報入出力装置の等価回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における情報入出力装置と従来の情報入出力装置における不良率のグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における情報入出力装置に適用できるカラーフィルタ層の概略構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における情報入出力装置に適用できるカラーフィルタ層の概略構成図である。
【図７】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成及び、平面構成である。
【図８】本発明の第２の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図９】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態の変形例１における平面構成図及びそのＡ−Ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１０】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態の変形例２における平面構成図及びそのＡ−Ａ’線上に沿う断面構成図である。
【図１１】Ａ，Ｂ  本発明の第３の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成図及び、平面構成図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図１３】Ａ，Ｂ  本発明の第４の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成図、及び平面構成図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成図である。
【図１６】Ａ，Ｂ  本発明の第５の実施形態における情報入出力装置における共通電極の平面構成である。
【図１７】本発明の第５の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態における情報入出力装置の概略平面構成図である。
【図１９】Ａ，Ｂ  本発明の第６の実施形態における情報入出力装置の概略断面構成図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態における情報入出力装置をタッチ対象により動作させたときの概略断面構成図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態における情報入力装置の概略断面構成図である。
【図２２】Ａ，Ｂ  従来例における情報入出力装置の概略断面構成及び、平面構成図である。
【図２３】従来例における情報入出力装置の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施形態に係る情報入力装置及び情報入出力装置の一例を、図１〜図２１を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
２．第２の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
３．第３の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
４．第４の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
５．第５の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
６．第６の実施形態：情報入出力装置の例（タッチパネル内蔵液晶表示装置）
７．第７の実施形態：情報入力装置の例（タッチパネル）
【００３０】
〈１．第１の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図１Ａ，Ｂに、本発明の第１の実施形態に係る情報入出力装置の概略断面構成及び平面構成を示す。図１Ａ，Ｂに示す情報入出力装置１は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものである。
【００３１】
図１Ａに示すように、本実施形態例の情報入出力装置１は、複数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）１１が形成される側の第１の基板２と、その第１の基板２に対向して設けられた第２の基板３と、その２つの基板間に設けられた液晶層４を有して構成されている。さらに、第１の基板２、及び第２の基板３間に構成される位置検出部２４を有して構成されている。第１の基板２、第２の基板３、液晶層４、及び位置検出部２４について、順に詳述する。
【００３２】
まず、第１の基板２について説明する。
第１の基板２は、絶縁基板５、ＴＦＴ１１、絶縁膜６、共通電極７、絶縁膜８、センサ調整層１０ａ，１０ｂ、画素電極９、第１センサ電極１９ａ，１９ｂ、スペーサ層１８、及び図示しない配向膜を含んで構成されている。
【００３３】
絶縁基板５は、例えば、ガラスやポリカーボネート等からなる透明な材料で構成されている。絶縁基板５の、液晶層４に面する側の上部には、図１Ｂに示すように、複数本の信号配線２０と、その信号配線２０と交差するように形成された複数本の走査配線２３とが形成されている。また、図１Ｂでは図示を省略するが、信号配線２０と走査配線２３との交差部には、図１Ａに示すＴＦＴ１１が形成されている。信号配線２０と走査配線２３とに囲まれた領域が１つの画素２１を構成する。
【００３４】
ＴＦＴ１１は、スイッチング素子として用いられるものであり、画素２１に対応してアレイ状に複数個設けられている。図示しないが、図１Ｂに示す信号配線２０は、ＴＦＴ１１のゲート電極に接続されており、走査配線２３は、ＴＦＴ１１のソース電極に接続されている。そして、ＴＦＴ１１のゲート電極及びソース電極には、信号配線２０及び走査配線２３からそれぞれの信号が供給される。
【００３５】
絶縁膜６は、光透過性の絶縁材料により、絶縁基板５上のＴＦＴ１１を被覆する全面に形成されている。そして、絶縁膜６上部には、共通電極７が形成されている。
共通電極７は、透明電極とされ、例えばＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて形成されている。共通電極７は、複数の画素２１に跨って形成されてもよく、複数の画素２１に形成された共通電極７には、共通の電位が供給される。
【００３６】
絶縁膜８は、共通電極７を被覆して絶縁膜６上に形成されており、光透過性の絶縁材料で形成される。
【００３７】
２つのセンサ調整層１０ａ，１０ｂは、隣接する２つの画素２１の絶縁膜８上に１つずつ、それぞれ突起状に形成されており、液晶層４の厚さ、すなわち、セル厚よりも低く形成されている。センサ調整層１０ａ，１０ｂは、画素２１の光透過領域以外の遮光領域に形成されるのが好ましい。このセンサ調整層１０ａ，１０ｂは、位置検出部２４を構成する、後述の第１センサ電極１９ａ，１９ｂと、第２センサ電極１６の間の距離を調整する層である。
【００３８】
画素電極９は、センサ調整層１０ａ，１０ｂを含む絶縁膜８上に、画素２１毎にパターン形成されており、画素電極９の光透過領域には、複数本（図１Ｂでは１本）のスリット２２が形成されている。画素２１毎に形成された画素電極９は、絶縁膜８及び絶縁膜６に形成されたコンタクト部１２を介して、対応するＴＦＴ１１のドレイン電極（図示を省略）に電気的に接続されている。画素電極９は、透明電極とされ、例えばＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて形成されている。
【００３９】
そして、本実施形態例では、センサ調整層１０ａ，１０ｂの上部に形成された画素電極９は、位置検出部２４を構成する第１センサ電極１９ａ，１９ｂを兼ねる。そして、本実施形態例では、隣接する二つの画素２１に１つずつ形成された２つの第１センサ電極１９ａ，１９ｂで一組とされる。各画素電極９は、対応するＴＦＴ１１のドレイン電極を介して、画素２１毎に異なる信号配線２０に接続されている。これにより、一組の第１センサ電極１９ａ，１９には、異なる信号配線２０からそれぞれの電位が供給されることとなる。
【００４０】
スペーサ層１８は、液晶層４の厚さ、すなわち、セル厚（セルギャップ）を面内で一定に保持するために、画素電極９上の所望の領域に、柱状に形成される。スペーサ層１８は、画素の光透過領域以外の遮光領域に形成されるのが好ましい。
そして、画素電極９を含む液晶層４に面する絶縁膜８上には、図示しない配向膜が形成されている。
【００４１】
また、本実施形態例では、共通電極７と、共通電極７に対向する画素電極９とにより、表示電極が構成される。
【００４２】
次に、第２の基板３について説明する。
第２の基板３は、絶縁基板１３と、カラーフィルタ層１４と、平坦化膜１５と、第２センサ電極１６と、図示しない配向膜とを含んで構成されている。
【００４３】
絶縁基板１３は、例えば、ガラスやポリカーボネート等からなる透明な材料で構成されている。
【００４４】
カラーフィルタ層１４は、絶縁基板上の液晶層に面する側に形成されており、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の三原色を持つ染料や顔料の入った樹脂膜で、画素２１毎に形成されている。
【００４５】
平坦化膜１５は、光透過性の絶縁材料により、カラーフィルタ層１４上の液晶層４に面する側に形成されている。この平坦化膜１５は無くても構わないが、電気的な変化を読み取るセンサ電極間の距離の段差を低くするためには、平坦化膜１５が形成されることが好ましい。
【００４６】
第２センサ電極１６は、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極１９ａ，１９ｂに対向する領域に形成されている。この第２センサ電極１６は、電位が供給されない、フローティング電極とされている。
【００４７】
また、第２センサ電極１６は、透明な導電性材料で形成される画素電極９や、共通電極７とは別工程で形成される。このため、第２センサ電極１６を、導電性材料であるＭｏ，Ａｌ，Ｃｒ等の金属材料や導電性樹脂材料等で形成し、ブラックマトリックス形成と同一工程で形成することで、工程数を削減しながら、光学特性の向上を図ることができる。
【００４８】
そして、第２センサ電極１６を含む液晶層４に面する平坦化膜１５上には、図示しない配向膜が形成されている。
【００４９】
ところで、第１の基板上の配向膜もそうだが、配向膜は絶縁性が高く、そのまま配置すると感度が著しく落ちる。そこで、望ましくは別プロセスで、第２センサ電極１６上の配向膜を除去するか、工程の順番を変更して、第２センサ電極１６を、配向膜上に形成することが望ましい。また、センサ調整層上に形成された配向膜はセンサ調整層上以外の電極上の配向膜より、薄いか、もしくはほとんどないため、センサ感度を向上させることができる。そのため、第１の基板側もしくは両方の基板にセンサ調整層を形成するのが望ましい。
【００５０】
次に、液晶層４について説明する。
液晶層４は、互いの図示しない配向膜を向き合わせて配置された第１の基板２と第２の基板３との間に液晶１７が封入されることにより形成されている。液晶層４の厚さは、前述したスペーサ層１８の高さにより安定に保持されている。本実施形態例では、液晶層４と、画素電極９と、共通電極７とにより画素２１毎に液晶セルが構成される。
【００５１】
この液晶層４では、画素電極９及び共通電極７に印加された電圧によって液晶１７の配向が変化される。液晶１７の配向を変化させて、液晶層４を透過する光を変調することにより、所望の情報を出力することができる。
【００５２】
以上のような、液晶層４を狭持して構成される第１の基板２と第２の基板との間では、一組の第１センサ電極１９ａ，１９ｂと、第２センサ電極１６の、３つの電極により、位置検出部２４が構成されている。これにより、本実施形態例の情報入出力装置１はタッチセンサの機能を有する構成とされている。
【００５３】
位置検出部２４では、センサ調整層１０ａ，１０ｂの高さを調整することにより、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと、第２センサ電極１６との間の電極間距離を調整することができる。タッチセンサの感度を向上させるために、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと、第２センサ電極１６との間の電極間距離は、０．５μｍ以下とされることが好ましい。また、このとき、センサ調整層１０ａ，１０ｂの高さはそろっていることが好ましく、第１センサ電極１９ａと第１センサ電極１９ｂとの高さの差は、０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
このように、センサ調整層１０ａ，１０ｂの高さを調整して、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと第２センサ電極との電極間距離を調整することにより、タッチセンサの感度を向上させることができる。本実施形態例では、第１センサ電極１９ａ，１９ｂをセンサ調整層１０ａ，１０ｂ上に形成する構成としたが、これに限られるものではない。第２センサ電極１６をセンサ調整層上に形成する例としてもよく、また、第１センサ電極１９ａ，１９ｂ及び第２センサ電極１６を全てセンサ調整層上に形成する例としてもよい。
【００５５】
また、このような位置検出部２４は、光学的特性の劣化を防止するために、走査配線２３を遮光する遮光膜や、ブラックマトリックスが形成される遮光領域に形成されることが好ましい。また、このように位置検出部２４は遮光領域に形成される必要があるため、解像度によっては開口率に影響する場合がある。このため、情報入出力装置１における、位置検出部２４の光透過率への影響を考慮すると、位置検出部２４は、赤色（Ｒ）や青色（Ｂ）のカラーフィルタ層１４に相当する領域に配置されるのが好ましい。
【００５６】
上述した本実施形態例の情報入出力装置１では、図２に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部２４においては、第２センサ電極１６と、２つの第１センサ電極１９とが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極１９ａ，１９ｂが、フローティング電極である第２センサ電極１６の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【００５７】
このように、本実施形態例の情報入出力装置１では、液晶層４を透過する光を変調することにより、所望の情報を出力することができると共に、位置検出部２４にて表示面のタッチ位置を検出することにより、所望の情報を入力することができる。
【００５８】
［情報入出力装置の駆動方法］
以下に、本実施形態例の情報入出力装置におけるタッチ位置の検出時の動作を、図３に示す等価回路を用いて説明する。
【００５９】
図３では、隣接する２つの画素２１分に相当する等価回路を示している。この隣接する２つの画素２１の一方の画素２１ａには、第１センサ電極１９ａが形成されており、他方の画素２１ｂには、第１センサ電極１９ｂが形成されている。
【００６０】
一方の画素２１ａのＴＦＴ１１のソース電極Ｓには、信号配線２０ａが接続されており、ゲート電極Ｇには、走査配線２３が接続されている。また、ＴＦＴ１１のドレイン電極Ｄは、液晶セルＬＣ１の画素電極、蓄積容量の一方の電極、及び位置検出部２４を構成する第１センサ電極１９ａに接続されている。信号配線２０ａには、スイッチＴＳＷ１を介して所望の信号が入力される。また、信号配線２０ａには、スイッチＲＳＷを介して、検出信号Ｒの出力部４７が接続されている。
【００６１】
他方の画素２１ｂのＴＦＴ１１のソース電極Ｓには、信号配線２０ｂが接続されており、ゲート電極Ｇには、走査配線２３が接続されている。また、ＴＦＴ１１のドレイン電極Ｄは、液晶セルＬＣ２の画素電極、蓄積容量の一方の電極、及び位置検出部２４を構成する第１センサ電極１９ｂに接続されている。信号配線２０ｂには、スイッチＴＳＷ２を介して所望の信号が入力される。
【００６２】
画素２１ａ，２１ｂを構成するそれぞれの共通電極７には、コモン信号配線Ｖｃｏｍが接続されており、また、蓄積容量Ｃｓ１，Ｃｓ２には、容量配線Ｃｓが接続されている。また、画素２１ａ，２１ｂのＴＦＴ１１では、走査配線２３からのパルス信号により、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄが電気的に接続される。
【００６３】
まず、画素２１ａでは、スイッチＴＳＷ１をオンすることにより、信号配線２０ａからプリチャージ信号Ｔｓｉｇ１がＴＦＴ１１のソース電極Ｓに入力される。一方、画素２１ｂでは、スイッチＴＳＷ２をオンすることにより、信号配線２０ｂから、プリチャージ信号Ｔｓｉｇ１と逆極性のプリチャージ信号Ｔｓｉｇ２がＴＦＴ１１のソース電極Ｓに印加される。プリチャージ信号Ｔｓｉｇ１，Ｔｓｉｇ２は、走査配線２３からのパルス信号により、所望の期間、画素電極９、蓄積容量Ｃｓ１，Ｃｓ２の一方の電極、第１センサ電極１９ａ，１９ｂに印加される。
【００６４】
ここで、位置検出部２４において、タッチ対象による押圧により、第２センサ電極１６が第１センサ電極１９ａ，１９ｂに接続され、第１センサ電極１９ａと第１センサ電極１９ｂが電気的に接続される。このとき、スイッチＴＳＷ１はオフされており、信号配線２０ａはフローティングにされている。そうすると、第１センサ電極１９ｂには逆極性のプリチャージ信号Ｔｓｉｇ２が印加されているため、一方の信号配線、図３では、信号配線２０ａ側に、プリチャージ信号Ｔｓｉｇ２の電位による検出信号Ｒが入力される。
【００６５】
信号配線２０ａに、ＴＦＴ１１を介して位置検出部２４から入力された検出信号Ｒは、スイッチＲＳＷをオンすることにより、出力部４７を介して出力される。
【００６６】
このように、本実施形態例の情報入出力装置１では隣接する２つの画素２１（２１ａ，２１ｂ）の信号配線２０（２０ａ，２０ｂ）に、逆極性のプリチャージ信号を入力しておくことで、位置検出部２４からの検出信号Ｒが読み出される。
【００６７】
図３において、位置検出部２４における電気的変化は、第１センサ電極１９ａ，１９ｂ間の電気的な接続による電圧変化で検出したが、第１センサ電極１９ａと第１センサ電極１９ｂ間の容量変化で検出してもよい。
【００６８】
図４に、本実施形態例の情報入出力装置１と、従来のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の不良率を示す。ここでいう不良とは、位置検出部を構成する電極が異物等により、常時接触することによる誤検知や点欠陥のことを指す。図４では横軸に位置検出部を構成する電極間距離（本実施形態例では、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと、第２センサ電極１６間の距離）を示し、縦軸に、発生率を示す。
図４によれば、従来のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置では、位置検出部を構成する電極間距離を小さくするにつれて、不良率が大幅に増加している。これに対し、本実施形態例の情報入出力装置１では、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと第２センサ電極１６間の距離を０．３μｍまで小さくしても、不良率がほぼ０％となっている。
【００６９】
この結果により、本実施形態例の情報入出力装置１は、高感度で、かつ、歩留まりが良いことがわかる。
本実施形態例の情報入出力装置１では、２つの第１センサ電極１９ａ，１９ｂ間の電気的変化を、電位が印加されていないフローティング電極である第２センサ電極１６の橋渡しにより行われる。すなわち、３つのセンサ電極が接触して初めてタッチ位置が検出されるという構成であるので、２つのセンサ電極間の電気的変化によってタッチ位置を検出場合に比べて、誤検知が低減される。このため、センサ調整層１０ａ，１０ｂを用いてセンサ電極間の距離を小さくし、位置検出部２４のセンサ感度を向上させた場合でも、異物等による誤検知などが低減され、歩留りの向上が図られる。
【００７０】
ところで、通常、カラーフィルタ層１４は、図１Ａに示すように、隣接画素間で色が異なるように形成されている。そして、カラーフィルタ層１４は、色毎に、パターニングによって形成するため、隣接するカラーフィルタ層１４の膜厚が互いに異なり、画素間で段差が発生したり、また、カラーフィルタ層１４が、凹状、凸状に形成されたり、もしくは傾斜して形成されたりする。そうすると、位置検出部２４において、第１センサ電極１９ａ，１９ｂと第２センサ電極１６との間の距離に差が生じるので、感度制御が難しくなる問題や、歩留まりが悪化するという問題がある。
【００７１】
そこで、位置検出部２４を構成する第２センサ電極１６が、同色のカラーフィルタ層１４上に形成されることが好ましい。図５は、カラーフィルタ層１４の平面図であり、カラーフィルタ層１４を、第２センサ電極１６が形成される領域において、隣接する画素２１に延在するようにパターニングした例である。
図５における例では、赤色のカラーフィルタ層１４ｒを隣接画素に延在させて形成し、赤色のカラーフィルタ層１４ｒ上に、第２センサ電極１６を形成している。このように、同色のカラーフィルタ層１４ｒ上に第２センサ電極１６が形成されることにより、タッチ感度の低下を抑えることが可能となる。
【００７２】
また、図６に示すように、カラーフィルタ層１４と同層の、第２センサ電極１６が形成される位置に、ブラックマトリックス２７を形成し、そのブラックマトリックス２７上に第２センサ電極１６を構成する例としてもよい。この場合も、位置検出部２４を構成する第１センサ電極１９ａ，１９ｂ及び第２センサ電極１６間の距離を安定に形成することができる。
【００７３】
〈２．第２の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図７Ａ，Ｂに、本発明の第２の実施形態に係る情報入出力装置の概略断面構成及び平面構成を示す。図７Ａ，Ｂに示す情報入出力装置は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものである。図７において、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００７４】
本実施形態例の情報入出力装置は、第１の実施形態の情報入出力装置１の画素電極及び、位置検出部の構成を一部変更した例である。
【００７５】
図７Ａ，Ｂに示すように、本実施形態例の情報入出力装置３０では、２つのセンサ調整層３１ａ，３１ｂは、１つの画素２１内の、走査配線２３が伸びる方向に並んで形成されている。この例での「１つの画素内」とは、１画素分のカラーフィルタ層１４が形成された領域をいう。そして、２つのセンサ調整層のうち、一方のセンサ調整層３１ａ上には、その画素２１を構成する画素電極３９が形成されており、他方のセンサ調整層３１ｂ上には、その画素２１に隣接する画素２１を構成する画素電極３９が延在して形成されている。
【００７６】
そして、本実施形態例では、センサ調整層３１ａ，３１ｂの上部に形成された画素電極３９は、位置検出部２４を構成する第１センサ電極３９ａ，３９ｂを兼ねる。本実施形態例では、１つの画素２１に形成された２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂで一組とされる。画素電極９には、ドレイン電極を介して画素２１毎に異なる電位が供給されるが、一組の第１センサ電極３９ａ，３９ｂは、隣接する画素電極３９でそれぞれ構成されているので、それぞれの第１センサ電極３９ａ，３９ｂには、異なる電位が供給されることとなる。すなわち、一組の第１センサ電極３９ａ，３９ｂは、それぞれＴＦＴ１１を介して異なる信号配線２０に接続される構成とされている。
【００７７】
また、第２センサ電極３６は、第２の基板３の平坦化膜１５上の、第１の基板２に形成された第１センサ電極３９ａ，３９ｂに対向する領域に形成されている。また、この第２センサ電極３６は、電位が供給されない、フローティング電極とされている。本実施形態例においては、第１センサ電極３９ａ，３９ｂは、それぞれ同一画素内に形成されているので、第２センサ電極３６は、同一色のカラーフィルタ層１４に対向する位置に形成することができる。前述したように、異なる色のカラーフィルタ層１４は、それぞれのカラーフィルタ層１４間で段差が形成されてしまうため、異なる色のカラーフィルタ層１４上に延在して形成される膜では、凹凸が形成されてしまう。しかしながら、本実施形態例では、１つの画素２１内に、２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂを形成しているので、同一色のカラーフィルタ層に対向する位置に第２センサ電極３６を形成することができ、第２センサ電極３６の平坦性を確保することができる。これにより、情報入出力装置３０の信頼性が向上する。
【００７８】
本実施形態例では、一組の第１センサ電極３９ａ，３９ｂと、第２センサ電極３６の、３つの電極により、位置検出部２４が構成されている。
【００７９】
本実施形態例の情報入出力装置３０では、図８に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部３４においては、第２センサ電極３６と、２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂとが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂが、フローティング電極である第２センサ電極３６の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【００８０】
このとき、本実施形態例の情報入出力装置３０においても、第１の実施形態と同様の回路構成による検出方法により、タッチ位置の検出がなされる。
【００８１】
本実施形態例では、１画素内に２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂが形成されることにより、同一のカラーフィルタ層１４に対向して第２センサ電極３６が形成されるので、カラーフィルタ層１４の段差の影響を受けることがない。その他、第１の実施形態と同様の効果を得る。
【００８２】
本実施形態例では、走査配線２３方向に並んで２つの第１センサ電極３９ａ，３９ｂを構成する例としたが、その他、以下の変形例が可能である。
【００８３】
［第２の実施形態の変形例１］
図９Ａに、第２の実施形態における変形例１の概略平面構成を示し、図９Ｂに、図９ＡのＡ−Ａ’断面構成を示す。図９Ａ，Ｂにおいて、図１Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８４】
変形例１においては、２つの第１センサ電極３３ａ，３３ｂは、１つの画素２１内の走査配線２３と直交する方向に並んで形成されている。その為、図９Ｂに示すように、第１センサ電極３３ａ，３３ｂの高さを出すために構成されるセンサ調整層３２ａ，３２ｂも、単位画素２１内の走査配線２３が伸びる方向と直交する方向に並んで形成される。またセンサ調整層３２ａ上には、センサ調整層３２ａが形成される画素２１に隣接する画素２１の画素電極３３が延在して形成されることにより第１センサ電極３３ａを構成されている。一方、センサ調整層３２ｂ上には、センサ調整層３２ａが形成される画素２１の画素電極３３が形成されることにより、第１センサ電極３３ｂが構成されている。すなわち、これらの第１センサ電極３３ａ，３３ｂは、それぞれ異なる信号配線２０に接続されている。
【００８５】
第２センサ電極３７は、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極３３ａ，３３ｂに対向する領域に形成されている。この第２センサ電極３７は、電位が供給されない、フローティング電極とされている。変形例においては、第１センサ電極３３ａ，３３ｂは、それぞれ同一画素内に形成されているので、第２センサ電極３７は、同一色のカラーフィルタ層１４（図９Ａでは、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ層１４）に対向する位置に形成することができる。
【００８６】
変形例１では、一組の第１センサ電極３３ａ，３３ｂと、第２センサ電極３７の、３つの電極により、位置検出部３５が構成されている。
【００８７】
この変形例１においても、表示面２６を指等の図示しないタッチ対象によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部３５においては、第２センサ電極３７と、２つの第１センサ電極３３ａ，３３ｂとが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極３３ａ，３３ｂが、フローティング電極である第２センサ電極３７の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【００８８】
変形例１によれば、１画素内に２つの第１センサ電極３３ａ，３３ｂが形成されることにより、同一のカラーフィルタ層１４に対向して第２センサ電極３７が形成されるので、カラーフィルタ層１４の段差の影響を受けることがない。このため、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
ところで、近年の液晶表示装置における高精細化により、画素幅が狭く、色間の膜厚が異なる場合、同じ色のカラーフィルタでも高さに傾斜ができる場合がある。プロセスやレイアウトにも依存はするが、例えば、赤色のカラーフィルタ層を中心に、緑色のカラーフィルタ層が厚く、青色のカラーフィルタ層が薄い場合を例にする。このような場合、同じ赤色のカラーフィルタ層でも緑色側は厚く、青色側は薄くなる場合がある。そのとき、図７の例のでは、センサ電極の電極間距離は均等にはならないが、この図９の例によると、電極間の距離は均等になるように維持される。
【００９０】
また、センサ調整層などのような構造物があると、一般にはその後ろはラビングが入りづらくなり、配向が乱れコントラストなど、画質の低下につながる。そこで、なるべくそれが低下しないような配置にする必要もあるため、ラビング方向にあわせて、図７及び図９のようなレイアウトで調整することも可能である。
【００９１】
［第２の実施形態の変形例２］
図１０Ａに、第２の実施形態における変形例２の概略平面構成を示し、図１０Ｂに、図１０ＡのＡ−Ａ’断面構成を示す。図１０Ａ，Ｂにおいて、図１Ａ，Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００９２】
変形例２においては、２つの第１センサ電極３８ａ，３８ｂは、１つの画素２１内の走査配線２３と直交する方向に並んで形成されている。そして、図１０Ｂに示すように、第１センサ電極３８ａ，３８ｂの高さを出すために構成されるセンサ調整層２８は、１つの画素２１内の走査配線２３と直交する方向に１つ形成されている。センサ調整層２８上の一部には、センサ調整層２８が形成される画素２１に隣接する画素２１の画素電極２９が延在して形成されることにより第１センサ電極３８ａが構成されている。一方、センサ調整層２８上の一部には、センサ調整層２８が形成される画素２１の画素電極２９が形成されることにより、第１センサ電極３８ｂが構成されている。すなわち、これらの第１センサ電極３８ａ，３８ｂは、同一のセンサ調整層２８上にパターニングされて形成されており、また、それぞれ異なる信号配線２０に接続されている。
【００９３】
第２センサ電極３７は、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極３８ａ，３８ｂに対向する領域に形成されている。この第２センサ電極３７は、電位が供給されない、フローティング電極とされている。変形例においては、第１センサ電極３８ａ，３８ｂは、それぞれ同一画素内に形成されているので、第２センサ電極３７は、同一色のカラーフィルタ層１４（図１０Ａでは、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ層１４）に対向する位置に形成することができる。
【００９４】
変形例２では、一組の第１センサ電極３８ａ，３８ｂと、第２センサ電極３７の、３つの電極により、位置検出部４８が構成されている。
【００９５】
この変形例２においても、表示面２６を指等の図示しないタッチ対象によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部４８においては、第２センサ電極３７と、２つの第１センサ電極３８ａ，３８ｂとが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極３８ａ，３８ｂが、フローティング電極である第２センサ電極３７の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【００９６】
変形例２によれば、１画素内に２つの第１センサ電極３８ａ，３８ｂが形成されることにより、同一のカラーフィルタ層１４に対向して第２センサ電極３７が形成されるので、カラーフィルタ層１４の段差の影響を受けることがない。このため、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
〈３．第３の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図１１Ａ，Ｂに、本発明の第３の実施形態に係る情報入出力装置の概略断面構成及び平面構成を示す。図１１Ａ，Ｂに示す情報入出力装置４０は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものである。図１１において、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００９８】
本実施形態例の情報入出力装置４０は、第１の実施形態の情報入出力装置１の画素電極及び、位置検出部の構成を一部変更した例である。本実施形態例では、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃと、２つの第２センサ電極４６ａ，４６ｂの、計５つの電極により、位置検出部４４が構成されている。
【００９９】
図１１Ａ，Ｂに示すように、本実施形態例の情報入出力装置４０では、３つのセンサ調整層４１ａ，４１ｂ，４１ｃが第１の基板２の絶縁膜８上に形成されており、隣接する３つの画素２１に対してそれぞれ１つずつ形成されている。そして、３つのセンサ調整層４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうち、一方端のセンサ調整層４１ａ上、及び他方端のセンサ調整層４１ｂ上には、それぞれの画素２１を構成する画素電極４９が形成されている。そして、センサ調整層４１ａ，４１ｂ上に形成された画素電極は、第１センサ電極４９ａ，４９ｂを兼ねる。また、センサ調整層４１ａが形成される画素２１と、センサ調整層４１ｂが形成される画素２１との間の画素２１に形成されたセンサ調整層４１ｃ上には、画素電極４９と電気的に接続されない第１センサ電極４９ｃが形成されている。この第１センサ電極４９ｃは、フローティング電極とされるものである。
【０１００】
第２センサ電極４６ａは、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極４９ａと、第１センサ電極４９ｃの一部に対向する領域に形成されている。また、第２センサ電極４６ｂは、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極４９ｂと、第１センサ電極４９ｃの一部に対向する領域に形成されている。また、この第２センサ電極４６ａ，４６ｂは、電位が供給されない、フローティング電極とされている。
【０１０１】
本実施形態例の情報入出力装置４０では、図１２に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部４４においては、２つの第２センサ電極４６ａ，４６ｂと、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂが、フローティング電極である第２センサ電極４６ａ，４６ｂ及び第１センサ電極４９ｃの橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【０１０２】
このとき、本実施形態例の情報入出力装置４０においても、第１の実施形態と同様の回路構成による検出方法により、タッチ位置の検出がなされる。
【０１０３】
本実施形態例では、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃと、２つの第２センサ電極４６ａ，４６ｂの計５つの電極により、位置検出部４４が構成される。これにより、異物混入による誤信号の検知をさらに回避することができる。
【０１０４】
〈４．第４の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図１３Ａ，Ｂに、本発明の第４の実施形態に係る情報入出力装置の概略断面構成及び平面構成を示す。図１３Ａ，Ｂに示す情報入出力装置８０は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものである。図１３において、図１１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態例の情報入出力装置８０は、第４の実施形態の情報入出力装置４０の画素電極及び、位置検出部の構成を一部変更した例である。本実施形態例では、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃと、１つの第２センサ電極８６の、計４つの電極により、位置検出部８４が構成されている。
【０１０６】
図１３Ａ，Ｂに示すように、本実施形態例の情報入出力装置８０では、３つのセンサ調整層４１ａ，４１ｂ，４１ｃが第１の基板２の絶縁膜８上に形成されており、隣接する３つの画素２１対してそれぞれ１つずつ形成されている。そして、３つのセンサ調整層４１ａ，４１ｂ，４１ｃ上には、それぞれの画素２１を構成する画素電極４９が形成されている。センサ調整層４１ａ，４１ｂ，４１ｃ上に形成されたこれらの画素電極４９は、第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃを兼ねる。
【０１０７】
第２センサ電極８６は、第２の基板３の平坦化膜１５上に形成されており、第１の基板２に形成された第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃに対向する領域に形成されている。また、この第２センサ電極８６は、電位が供給されない、フローティング電極とされている。
【０１０８】
本実施形態例の情報入出力装置８０では、図１４に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部４４においては、第２センサ電極８６と、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃが、フローティング電極である第２センサ電極８６の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【０１０９】
このとき、本実施形態例の情報入出力装置８０においても、第１の実施形態と同様の回路構成による検出方法により、タッチ位置の検出がなされる。この場合、少なくとも２つの第１センサ電極と、第２センサ電極８６との電気的接触により、タッチ位置が検出されればよい。
【０１１０】
本実施形態例では、３つの第１センサ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃと、１つの第２センサ電極８６の計４つの電極により、位置検出部８４が構成される。これにより、異物混入による誤信号の検知をさらに回避することができる。
【０１１１】
また、本実施形態例のように、３つの第１センサ電極のうち、少なくとも２つの第１センサ電極をタッチ位置検出に用いる構成は、１つの第１センサ電極が、絶縁物からなる異物によって、使用できなくなった場合に有効である。すなわち、１つの第１センサ電極と、第２センサ電極間が、異物により電気的に接触できなくても、他の２つの第１センサ電極が機能すればよいので、絶縁異物が多い場合にも歩留りを向上させることができる。
【０１１２】
〈５．第５の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図１５に、本発明の第５の実施形態に係る情報入出力装置の概略断面構成を示す。図１５に示す情報入出力装置５０は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものである。図１５において、図１Ａに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、本実施形態例における要部の平面構成は、図１Ｂと同様であるから、図示を省略する。
【０１１３】
本実施形態例の情報入出力装置５０は、第１の実施形態の情報入出力装置１の共通電極の構成を一部変更した例である。
【０１１４】
本実施形態例の情報入出力装置５０においては、共通電極５７が、第２の基板３における平坦化膜１５上の、第２センサ電極１６の同一平面上に形成されている。すなわち、本実施形態例では、第１の基板２側には、画素電極９のみが形成される。
【０１１５】
図１６Ａに、本実施形態例の共通電極５７の概略平面構成を示す。本実施形態例では、共通電極５７と第２センサ電極１６とが同層に形成され、また、第２センサ電極１６がフローティング電極とされている。このため、本実施形態例では、平面状に形成された電極層をパターニングして分離部５８を形成することにより、同一工程で、共通電極５７と第２センサ電極１６とを形成することができる。
【０１１６】
また、本実施形態例においては、図１６Ｂに示すように、分離部５８の他に、共通電極５７の所定の位置をエッチングにより除去し、開口部５５を設ける構成としてもよい。この開口部５５は、液晶層４の液晶１７の配向を調整するために設けられるものである。この場合においても、共通電極５７と第２センサ電極１６とを同一工程で形成することができ、また、第２センサ電極１６を共通電極５７から分離するための分離部５８と、配向を調整する開口部５５とを同一工程で形成することができる。
【０１１７】
本実施形態例の情報入出力装置５０では、図１７に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部２４においては、第２センサ電極１６と、２つの第１センサ電極１９ａ，１９ｂが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極１９ａ，１９ｂが、フローティング電極である第２センサ電極１６ａの橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【０１１８】
このとき、本実施形態例の情報入出力装置５０においても、第１の実施形態と同様の回路構成による検出方法により、タッチ位置の検出がなされる。
【０１１９】
本実施形態例においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
〈６．第６の実施形態〉
［情報入出力装置の構成］
図１８に、本発明の第６の実施形態に係る情報入出力装置の概略構成を示す。また、図１９Ａ，Ｂに、図１８のＡ−Ａ’線上に沿う断面構成、及びＢ−Ｂ’線上に沿う断面構成を示す。図１８に示す情報入出力装置６０は、センサ機能を有する液晶表示装置、すなわち、タッチパネル内蔵液晶表示装置を例としたものであり、半透過型の液晶表示装置の例である。図１８，１９において、図１Ｂ及び図１５に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１２１】
本実施形態例の情報入出力装置６０は、第５の実施形態の情報入出力装置５０の画素電極の構成を一部変更した例であり、半透過型のタッチパネル内蔵液晶表示装置に本発明を適用する例である。
【０１２２】
本実施形態例において、第１の基板２側に形成された画素電極７０は、例えばＩＴＯ等の透光性導電材料からなる透過部６８と、ＡｌやＡｇ等の反射率の高い導電性金属材料からなる反射部６９とで構成されている。本実施形態例において、反射部６９の下層の絶縁膜６は、凹凸形状に形成されている。これにより、画素電極７０は、外光を反射して表示する反射板としても機能するので、本実施形態例の液晶表示装置は、半透過型の情報入出力装置６０とされる。
【０１２３】
また、センサ調整層１０ａ，１０ｂ上に形成された反射部６９からなる画素電極７０は、第１センサ電極６９ａ，６９ｂを兼ねる。
【０１２４】
共通電極６３は、第２の基板３の平坦化膜上に形成されたギャップ調整層６７上に形成され、また、第２センサ電極６６は、第２の基板３上のギャップ調整層６７上の、第１センサ電極６９ａ，６９ｂに対向する位置形成されている。このとき、第２センサ電極６６は、共通電極６３と電気的に分離されており、フローティング電極とされている。
【０１２５】
本実施形態例では、画素電極７０を構成する反射部６９からなる第１センサ電極６９ａ，６９ｂと、第２センサ電極６６により、位置検出部６４が構成されている。
【０１２６】
本実施形態例の情報入出力装置６０では、図２０に示すように、表示面２６を指等のタッチ対象２５によりタッチすることにより、第２の基板３が第１の基板２側にたわむ。これにより、位置検出部２４においては、第２センサ電極６６と、２つの第１センサ電極６９ａ，６９ｂが電気的接触をする。そうすると、異なる信号配線２０に接続されている２つの第１センサ電極６９ａ，６９ｂが、フローティング電極である第２センサ電極６６の橋渡しによって電気的に接続され、タッチ位置が検出される。
【０１２７】
このとき、本実施形態例の情報入出力装置６０においても、第１の実施形態と同様の回路構成による検出方法により、タッチ位置の検出がなされる。
【０１２８】
本実施形態例においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
上述した第１〜第６の実施形態の情報入出力装置は、第１の基板と第２の基板のギャップ精度が高く、また、第１センサ電極と画素電極を兼ねる構成とすることができるため、タッチパネル内蔵型の液晶表示装置に最も適した装置である。また、第１〜第６の実施形態の情報入出力装置は、画素電極と第１センサ電極を兼ねる構成としたが、別途、第１センサ電極に接続される信号配線と走査配線とを設ける構成としてもよい。そうすることで、レイアウトの自由度や、位置検出部の反応速度を上げることができる。
【０１３０】
また、第１〜第６の実施形態の情報入出力装置では、画素電極を兼ねる２つの第１センサ電極と、フローティング電極である第２センサ電極の３つの電極を用いて、タッチ位置を検出する構成とした。しかしながら、この構成に限られるものではなく、画素電極、共通電極、フローティング電極の３つの電極の組み合わせであっても、本発明を実施することができる。また、第１センサ電極を画素電極と兼ねる構成としたが、第１センサ電極及び第２センサ電極の３つの電極を、表示とは関係なく別途設ける構成としてもよい。
【０１３１】
また、第１〜第６の実施形態の情報入出力装置は、タッチパネル内蔵型の液晶表示装置を例として用いた。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、有機ＥＬなどの表示装置にも適用することができる。
【０１３２】
また、抵抗膜式のタッチパネル等、２つの相対する基板があり、外圧で反応する装置であれば、本発明が適応可能である。以下に、液晶表示装置等の所望の表示装置の上部に設置して用いることのできる情報入力装置に本発明を適用する例を示す。
【０１３３】
〈７．第７の実施形態〉
［情報入力装置の構成］
図２１に本発明の第７の実施形態に係る情報入力装置の概略断面構成を示す。本実施形態例の情報入力装置９０は、液晶表示装置等の表示装置上に取り付けて用いることのできるタッチパネルを例とするものである。
【０１３４】
本実施形態例の情報入力装置９０は、第１の基板９１と、第１の基板９１に対向して形成される第２の基板９２と、第１の基板９１及び第２の基板９２間に形成される位置検出部９７とから構成されている。
【０１３５】
第１の基板９１は、例えば、ガラスやポリカーボネート等からなる透明な材料により、平板状に形成されている。第１の基板９１上には、所定の高さに形成されたスペーサ層９３が、面内で所定の間隔を有して形成されている。
第２の基板９２は、第１の基板９１に対向して形成され、例えば、ガラスやポリカーボネート等からなる透明な材料により、平板状に形成されている。第１の基板９１と第２の基板９２との距離は、スペーサ層９３の高さにより一定に保持されている。
【０１３６】
位置検出部９７は、２つの第１センサ電極９６ａ，９６ｂと、１つの第２センサ電極９５とから構成されている。
第１センサ電極９６ａ，９６ｂは、第１の基板９１上に形成されている。また、第２センサ電極９５は、第２の基板９２上の、第１センサ電極９６ａ，９６ｂに対向する領域に形成されている。本実施形態例では、第１センサ電極９６ａ，９６ｂには電圧が印加される構成とされており、第２センサ電極はフローティング電極とされている。
【０１３７】
本実施形態例では、指などのタッチ対象により、第１の基板９１もしくは第２の基板９２面に外圧を印加して、第１の基板９１もしくは第２の基板９２をたわませる。これにより、２つの第１センサ電極９６ａ，９６ｂと１つの第２センサ電極９５が電気的に接触し、タッチ位置が検出される。このとき、第２センサ電極９５をフローティング電極とし、第１センサ電極９６ａ，９６ｂのみに電位が印加することにより、図３に示したような検出方法で検出することができる。すなわち、２つの第１センサ電極９６ａ，９６ｂの電気的接続が、フローティング電極である第２センサ電極９５によって行われる構成とされている。本実施形態例では、第１センサ電極９６ａ及び第１センサ電極９６ｂ間の電圧変化により位置検出する構成としたが、第１センサ電極９６ａと第１センサ電極９６ｂ間の容量変化により位置検出する構成としてもよい。
【０１３８】
本実施形態例では、第１センサ電極９６ａ，９６ｂは第１の基板９１上に形成する例としたが、第１の基板９１上にセンサ調整層を形成する構成としてもよい。液晶表示等が無いため、スペーサの高さの制約がないため、センサ調整層がなくてもよく、この場合、ニュートンリングや、ムラも抑えられ、品質が向上する。
【０１３９】
本実施形態例によれば、少なくとも３つのセンサ電極の電気的接触によってタッチ位置が検出されるので、異物の混入などによる誤検知の確率が低減される。
【０１４０】
以上の第１〜第７の実施形態を用いて説明したように、本発明によれば、高感度でありながら、高歩留まりの情報入力装置及び情報入出力装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１・・情報入出力装置、２・・第１の基板、３・・第２の基板、４・・液晶層、５・・絶縁基板、６・・絶縁膜、７・・共通電極、８・・絶縁膜、９・・画素電極、１０ａ・・センサ調整層、１１・・ＴＦＴ、１２・・コンタクト部、１３・・絶縁基板、１４・・カラーフィルタ層、１４ｒ・・カラーフィルタ層、１５・・平坦化膜、１６・・第２センサ電極、１６ａ・・第２センサ電極、１７・・液晶、１８・・スペーサ層、１９・・第１センサ電極、１９ａ・・第１センサ電極、１９ｂ・・第１センサ電極、２０・・信号配線、２０ａ・・信号配線、２０ｂ・・信号配線、２１・・画素、２１ａ・・画素、２１ｂ・・画素、２２・・スリット、２３・・走査配線、２４・・位置検出部、２５・・タッチ対象、２６・・表示面、２７・・ブラックマトリックス、２８・・センサ調整層、２９・・画素電極、３０・・情報入出力装置、３１ａ・・センサ調整層、３１ｂ・・センサ調整層、３２ａ・・センサ調整層、３２ｂ・・センサ調整層、３３・・画素電極、３３ａ・・第１センサ電極、３３ｂ・・第１センサ電極、３４・・位置検出部、３５・・位置検出部、３６・・第２センサ電極、３７・・第２センサ電極、３８ａ・・第１センサ電極、３８ｂ・・第１センサ電極、３９・・画素電極、３９ａ・・第１センサ電極、４０・・情報入出力装置、４１ａ・・センサ調整層、４１ｂ・・センサ調整層、４１ｃ・・センサ調整層、４４・・位置検出部、４６ａ・・第２センサ電極、４６ｂ・・第２センサ電極、４７・・出力部、４８・・位置検出部、４９・・画素電極、４９ａ・・第１センサ電極、４９ｂ・・第１センサ電極、４９ｃ・・第１センサ電極、５０・・情報入出力装置、５５・・開口部、５７・・共通電極、５８・・分離部、６０・・情報入出力装置、６３・・共通電極、６４・・位置検出部、６７・・ギャップ調整層、６６・・第２センサ電極、６８・・透過部、６９・・反射部、６９ａ・・第１センサ電極、７０・・画素電極、９０・・情報入力装置、９１・・第１の基板、９２・・第２の基板、９３・・スペーサ層、９４ａ・・センサ調整層、９５・・第２センサ電極、９６ａ・・第１センサ電極、９７・・位置検出部
【図１】
2010182120.tif 000003
【図２】
2010182120.tif 000004
【図３】
2010182120.tif 000005
【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】
2010182120.tif 000012
【図１１】
2010182120.tif 000013
【図１２】
2010182120.tif 000014
【図１３】
2010182120.tif 000015
【図１４】
2010182120.tif 000016
【図１５】
2010182120.tif 000017
【図１６】
2010182120.tif 000018
【図１７】
2010182120.tif 000019
【図１８】
2010182120.tif 000020
【図１９】
2010182120.tif 000021
【図２０】
2010182120.tif 000022
【図２１】
2010182120.tif 000023
【図２２】
2010182120.tif 000024
【図２３】
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