(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチパネルを内蔵させることにより、従来よりも薄くでき、かつ、重ね合わせずれ対策が必要ないタッチパネル内蔵表示装置を提供する。【解決手段】第１基板と、第２基板とを有する表示パネルを備え、前記第２基板は、前記観察者と反対側の面上に、格子状パターンに形成される導電性の遮光膜ＢＭを有し、前記導電性の遮光膜ＢＭは、静電容量結合方式のタッチパネル電極として使用されるタッチパネル内蔵表示装置であって、前記導電性の遮光膜ＢＭは、４隅を持つ形状であり、前記導電性の遮光膜の各隅は、タッチ位置検出回路に接続される。前記表示パネルは、４個の導電部材を有し、前記第１基板は、各導電部材を介して前記導電性の遮光膜の各隅に接続される４個の接続部ＢＭ−ＰＡＤと、前記タッチ位置検出回路に接続される４個の端子と、前記各接続部と前記各端子とを接続する配線とを有する。前記導電部材は、導電ビーズである。【選択図】図８
2010211116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板とを有する表示パネルを備え、
前記第２基板は、前記観察者と反対側の面上に、格子状パターンに形成される導電性の遮光膜を有し、
前記導電性の遮光膜は、静電容量結合方式のタッチパネル電極として使用されるタッチパネル内蔵表示装置であって、
前記導電性の遮光膜は、４隅を持つ形状であり、
前記導電性の遮光膜の各隅は、タッチ位置検出回路に接続されることを特徴とするタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルは、４個の導電部材を有し、
前記第１基板は、各導電部材を介して前記導電性の遮光膜の各隅に接続される４個の接続部と、
前記タッチ位置検出回路に接続される４個の端子と、
前記各接続部と前記各端子とを接続する配線とを有することを特徴とするタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項３】
前記導電部材は、導電ビーズであることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項４】
前記各端子は、表示部を挟んで両側に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項５】
前記各端子は、前記第１基板の任意の一辺側に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項６】
前記第１基板の任意の一辺に近い位置に配置される前記接続部と前記端子とを接続する配線は、前記第１基板の任意の一辺から遠い位置に配置される前記接続部と前記端子とを接続する配線よりも、配線幅が細いことを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項７】
前記第１基板の任意の一辺に近い位置に配置される前記接続部と前記端子とを接続する配線は、蛇行して形成されていることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項８】
前記第１基板の任意の一辺に近い位置に配置される前記接続部と前記端子とを接続する配線は、配線の途中に高抵抗の材料を用いていることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項９】
第１基板と、第２基板とを有する表示パネルを備え、
前記第２基板は、前記観察者と反対側の面上に、格子状パターンに形成される導電性の遮光膜を有し、
前記導電性の遮光膜は、静電容量結合方式のタッチパネル電極として使用されるタッチパネル内蔵表示装置であって、
前記導電性の遮光膜は、４隅を持つ形状であり、
前位置検出用のパルス電圧を入力する位置検出用パルス電圧生成回路と、
前記観察者の指の前記導電性の遮光膜へのタッチ位置を演算する座標位置演算回路とを有し、
前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記導電性の遮光膜の夫々の４隅に、異なるタイミングで位置検出用のパルス電圧を供給し、
前記座標位置演算回路は、前記導電性の遮光膜の４隅の１つに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、前記パルス電圧が供給された隅と同じ対角線上の隅から出力される電圧に基づき、前記観察者の指の前記導電性の遮光膜へのタッチ位置を演算することを特徴とするタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１０】
前記導電性の遮光膜の一方の対角線上の２隅を隅Ａと隅Ｂ、前記導電性の遮光膜の他方の対角線上の２隅を隅Ｃと隅Ｄとするとき、前記座標位置演算回路は、前記導電性の遮光膜の隅Ａに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｂから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ａと、前記導電性の遮光膜の隅Ｂに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ａから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｂとの時間差（Ａ−Ｂ）、および、前記導電性の遮光膜の隅Ｃに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｄから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｃと、前記導電性の遮光膜の隅Ｄに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、隅Ｃから出力される電圧が所定の電圧となる時間Ｄとの時間差（Ｃ−Ｄ）に基づき、前記観察者の指の前記導電性部材へのタッチ位置を演算することを特徴とする請求項９に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１１】
前記導電性の遮光膜の隅Ａあるいは隅Ｃに供給される位置検出用のパルス電圧は、第１電圧レベルから第２電圧レベルに変化するパルス電圧であり、
前記導電性の遮光膜の隅Ｂあるいは隅Ｄに供給される位置検出用のパルス電圧は、第２電圧レベルから第１電圧レベルに変化するパルス電圧であることを特徴とする請求項１０に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１２】
前記座標位置演算回路は、積分回路を有し、
前記積分回路は、前記時間Ａあるいは前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂあるいは前記時間Ｄの間所定の電流を放電することにより、前記時間差（Ａ−Ｂ）あるいは前記時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を出力することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１３】
前記積分回路は、前記時間Ａの間所定の電流を積分し、前記時間Ｂの間所定の電流を放電する積分回路Ａと、前記時間Ｃの間所定の電流を積分し、前記時間Ｄの間所定の電流を放電する積分回路Ｂとを有することを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１４】
前記位置検出用パルス電圧生成回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給し、
前記積分回路は、前記各隅に前記位置検出用のパルス電圧を複数回供給したときの時間差（Ａ−Ｂ）あるいは時間差（Ｃ−Ｄ）に対応する電圧を加算した電圧を出力することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【請求項１５】
前記座標位置演算回路は、積分回路の後段に接続されるＡ／Ｄ変換回路を有することを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載のタッチパネル内蔵表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル内蔵表示装置に係り、特に、高透過率を実現した静電容量結合方式のタッチパネル機能を備えたタッチパネル内蔵表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器の普及において、“人にやさしい”グラフィカルユーザインターフェースを支えるタッチパネル技術が重要となってきている。
このタッチパネル技術として、静電容量接合方式のタッチパネルが知られており、一般的な静電容量接合方式のタッチパネルでは、ガラス基板の表面に導電コーティング（透明導電膜）が施されたタッチパネル基板を設け、ここに指を触れることで、位置検出を実施している。
そして、このタッチパネル基板を液晶表示パネルの表面に取り付け、液晶表示パネルに表示されたメニュー画面を指でタッチすることで、メニューに応じた動作を実施するタッチパネル付き液晶表示パネルも知られている。（下記、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したように、タッチパネル付き表示パネルでは、一般的に、画像、文字情報を表示する表示パネルの表示領域面上にタッチパネルを重ねて使用されるが、従来のタッチパネル付き表示パネルでは、タッチパネルと、表示パネルをそれぞれ別々に製造し、重ねて組合わせて最終製品としている。
そのため、従来のタッチパネル付き表示パネルでは、別々に製造したタッチパネルと、表示パネルを積み重ねる必要があるため、タッチパネル付き表示パネルが厚くなることと、積み重ねる際の重ね合わせずれ対策が必要となるという問題があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、タッチパネルを内蔵させることにより、従来よりも薄くでき、かつ、重ね合わせずれ対策が必要ないタッチパネル内蔵表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
第２基板上に形成される遮光膜として、格子状パターンに形成される導電性の遮光膜を使用し、当該導電性の遮光膜を、静電容量結合方式のタッチパネル電極として使用する。導電性の遮光膜は、４隅を持つ形状であり、位置検出用パルス電圧生成回路が、導電性の遮光膜の夫々の４隅に、異なるタイミングで位置検出用のパルス電圧を供給し、座標位置演算回路が、導電性の遮光膜の４隅の１つに位置検出用のパルス電圧が供給されたときに、パルス電圧が供給された隅と同じ対角線上の隅から出力される電圧に基づき、観察者の指の前記導電性の遮光膜へのタッチ位置を演算する。
【発明の効果】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、タッチパネルを内蔵させることにより、従来よりも薄くでき、かつ、重ね合わせずれ対策が必要ないタッチパネル内蔵表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のタッチパネル内蔵液晶表示装置における、タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。
【図２】本発明のタッチパネル内蔵液晶表示装置における、タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施例のタッチパネル内蔵液晶表示装置における、タッチパネルの概略構成を示す図であり、
【図４】図３に示す各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例のタッチパネル内蔵液晶表示パネルの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す液晶表示パネルの１サブピクセルの断面構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例の第２基板を液晶層側から見た平面図である。
【図８】本発明の実施例の液晶表示パネルの断面構造を示す模式断面図である。
【図９】本発明の実施例の液晶表示パネルにおいて、タッチパネル用の配線の引き出し構造の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の液晶表示パネルにおいて、タッチパネル用の配線の引き出し構造の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例の液晶表示パネルの他の例の１サブピクセルの断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［本発明のタッチパネル内蔵液晶表示装置の位置検出原理］
図１、図２は、本発明のタッチパネル内蔵液晶表示装置における、タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。
図１（ａ）に示すように、格子状パターンを有する導電部材１の等価回路は、図１（ｂ）に示すように、抵抗素子Ｒが格子状に接続された回路となる。
そして、図２（ａ）に示すように、図１に示す格子状パターンを有する導電部材１の、図２（ａ）のＰ点を、観察者の指がタッチしたとき、格子状パターンを有する導電部材１のＰ点と基準電位（ＧＮＤ）との間に容量素子Ｃが挿入されることになる。
この状態において、導電部材１の四隅の中の隅３に、パルス電圧生成回路２からＶｉｎのパルス電圧を供給し、導電部材１の隅３に向き合う隅（同じ対角線上の隅）４から出力されるパルス電圧が、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間を計測する。この状態の時の導電部材１の等価回路を図２（ｂ）に、その時に、導電部材１の隅４から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間を図２（ｃ）に示す。なお、図２（ｃ）において、Ｖｏｕｔ１は、導電部材１の隅４から出力されるパルス電圧、Ｔ１は立ち上がり時間を示す。
【０００９】
次に、導電部材１の隅４に、パルス電圧生成回路２からＶｉｎのパルス電圧を供給し、導電部材１の隅３から出力されるパルス電圧が、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間を計測する。この状態の時の導電部材１の等価回路を図２（ｄ）に、その時に、隅３から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間を図２（ｅ）に示す。なお、図２（ｂ）、図２（ｄ）において、Ｒ１は、格子状パターンを有する導電部材１の隅３と点Ｐとの間の等価抵抗、Ｒ２は、格子状パターンを有する導電部材１の隅４と点Ｐとの間の等価抵抗を示す。また、図２（ｅ）において、Ｖｏｕｔ２は、導電部材１の隅３から出力されるパルス電圧、Ｔ２は立ち上がり時間を示す。
次に、Ｔ１とＴ２との時間差（Ｔ１−Ｔ２）を求める。ここで、Ｒ１＞Ｒ２の時はＴ１＞Ｔ２、Ｒ１＝Ｒ２の時はＴ１＝Ｔ２、Ｒ１＜Ｒ２の時はＴ１＜Ｔ２となる。
したがって、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が０であれば、観察者の指が触れた位置が、格子状パターンを有する導電部材１の中心点（２つの対角線が交差する点）の位置であることが判定できる。
また、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が正の値であれば、観察者の指が触れた位置が、格子状パターンを有する導電部材１の中心点と隅４との間の位置であり、その位置は、時間差（Ｔ１−Ｔ２）の正の値が大きく成る程、観察者の指が触れた位置が隅４に近い位置であることが判定できる。
同様に、時間差（Ｔ１−Ｔ２）が負の値であれば、観察者の指が触れた位置が、格子状パターンを有する導電部材１の中心点と隅３との間の位置であり、その位置は、時間差（Ｔ１−Ｔ２）の負の値が小さく成る程、観察者の指が触れた位置が隅３に近い位置であることが判定できる。
前述した手順を、格子状パターンを有する導電部材１の対角線上の隅５、隅６についても実行することで、観察者の指が触れたタッチパネル上の位置を検出することができる。
【００１０】
［実施例］
一般に、液晶表示パネルは、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられた第１基板（ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板ともいう）（ＳＵＢ１）と、遮光膜、カラーフィルタ等が形成される第２基板（カラーフィルタ基板ともいう）（ＳＵＢ２）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
ここで、遮光膜は、格子状パターンを有する。そこで、本実施例では、この遮光膜として、導電性のものを使用し、この導電性の遮光膜を、前述の格子状パターンを有する導電部材１として使用し、タッチパネルを液晶表示パネル内に内蔵するようにしたものである。
【００１１】
図３は、本発明の実施例のタッチパネル内蔵液晶表示装置における、タッチパネルの概略構成を示す図であり、図４は、図３に示す各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。ここで、図３に示すパルス電圧生成回路２、スイッチング素子（７〜１４）、バッファアンプ１５、コンパレータ回路１６、チャージポンプ回路２２、積分回路３１、およびＡ／Ｄ変換器３５は、タッチ位置検出回路を構成する。
格子状パターンを有する導電性の遮光膜（ブラックマトリクスともいう）（ＢＭ）の隅３、隅４、隅５、隅６は、それぞれ、７〜１０のスイッチングを介して、パルス電圧生成回路２に接続されるとともに、１１〜１４のスイッチを介して、バッファアンプ１５に接続される。
例えば、図４（ａ）に示すＦ１の周期に、スイッチ７とスイッチ１３をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧（図４（ａ）参照）を遮光膜（ＢＭ）の隅３に供給し、バッファアンプ１５を介して、遮光膜（ＢＭ）の隅４から出力される、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧（図４（ｂ）参照）をコンパレータ回路１６に入力する。なお、バッファアンプ１５は、隅４から見たバッファアンプ側のインピーダンスを大きくして、隅４に電流が流れ込むのを防止するためのものである。仮に、隅４に電流が流れ込むと、透遮光膜（ＢＭ）の隅４から出力されるパルス電圧の立ち上がり時間が変動し、遮光膜（ＢＭ）での位置検出に誤差が生じることになる。
コンパレータ回路１６は、遮光膜（ＢＭ）の隅４から出力される、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧を、第１の時間幅（図４（ｃ）のＴ１）の信号に変換する。
【００１２】
なお、コンパレータ回路１６は、Ｖｒｅｆ１の基準電圧１７が入力される比較器１９と、Ｖｒｅｆ２の基準電圧１８が入力される比較器２０、比較器１９と比較器２０の論理積を取るアンド回路２１とで構成される。
この第１の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２８をオン（図４（ｄ）参照）として、電流源２７の電流を積分回路３１に出力する。
積分回路３１の第１の時間幅の信号の時間幅（図４（ｃ）のＴ１）に応じて、積分回路３１を構成するオペアンプ３２の反転端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ３３に電荷が充電される。第１の時間幅の信号の時間幅が長いときは充電量が大きく、時間幅が短いときは充電量は小さくなる。
なお、チャージポンプ回路２２は、２５、２６のアンド回路を有する。アンド回路２５は、制御信号２３がＨｉｇｈの時に、コンパレータ回路１６の出力により、スイッチ２８をオンとする。アンド回路２６は、制御信号２４がＨｉｇｈの時に、コンパレータ回路１６の出力により、スイッチ２９をオンとする。
【００１３】
次に、図４（ａ）に示すＦ２の周期に、スイッチ９とスイッチ１１をオンとして、パルス電圧生成回路２からパルス電圧（図４（ａ）参照）を遮光膜（ＢＭ）の隅４に供給し、バッファアンプ１５を介して、遮光膜（ＢＭ）の隅３から出力される、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧（図４（ｂ）参照）をコンパレータ回路１６に入力する。
なお、図２（ｄ）に示す回路構成において、抵抗Ｒ２に、基準電圧（ＧＮＤ）からＶｉｎの電圧に変化するパルス電圧を供給したときに、所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）まで立ち上がる立ち上がり時間と、図２（ｄ）に示す回路構成において、容量Ｃが、Ｖｉｎまで充電された状態から、抵抗Ｒ２に、Ｖｉｎから基準電圧（ＧＮＤ）に変化するパルス電圧を供給したときに、所定の電圧（Ｖｒｅｆ２）から所定の電圧（Ｖｒｅｆ１）まで立ち下がる立ち下がり時間とは同じとなるので、図４では、遮光膜（ＢＭ）の隅４に、Ｖｉｎから基準電圧（ＧＮＤ）の電圧に変化するパルス電圧を供給している。
コンパレータ回路１６は、遮光膜（ＢＭ）の隅４から出力される、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧を、第２の時間幅（図４（ｃ）のＴ２）の信号に変換する。
この第２の時間幅の信号は、チャージポンプ回路２２のスイッチ２９をオン（図４（ｅ）参照）として、電流源３０の電流を積分回路３１に出力する。これにより、第２の時間幅の信号の時間幅（図４（ｃ）のＴ２）に応じて、積分回路３１のコンデンサ３３から電荷が放電される。第２の時間幅の信号の時間幅が長いときは放電量が大きく、時間幅が短いときは放電量は小さくなる。
【００１４】
以上の手順を踏んだ後に、積分回路３１の出力電圧（ＳＶ；図４（ｆ）参照）をＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル値に変換する。
積分回路３１の出力が負極性の電圧のときは、遮光膜（ＢＭ）に触れた観察者の指が、隅４に近い方にあることを意味している。逆に正極性の電圧のときは隅３に近い方、ゼロのときは隅３と隅４の距離がほぼ等しい所を触れていることを意味している。
従って、積分回路３１に出力電圧が、遮光膜（ＢＭ）の隅３と隅４の間の距離の関係を示すことになるので、これをデジタル変換することで、隅３と隅４の間で指の触れた場所の座標を得ることができる。
次に、積分回路３１のスイッチ３４をオンとして、コンデンサ３３をリセットした後、遮光膜（ＢＭ）の隅５と、隅６に対しても、前述したようにパルス電圧を与え、その対角に現れる、所定の時定数で立ち上がるパルス電圧、あるいは、所定の時定数で立ち下がるパルス電圧を時間幅の信号に変換して、前述と同様の方法により、隅５と隅６の間で、観察者の指の触れた場所の座標を得ることができる。これにより、タッチパネル上で、観察者の指が触れた位置を特定することが可能となる。
なお、積分回路３１の出力電圧をＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル変換する際に、図４（ａ）ないし図４（ｆ）に示す動作を複数回繰り返し、積分回路３１の電圧を大きくしてからＡ／Ｄ変換器３５でデジタル変換しても良い。
また、バッファアンプ１５、コンパレータ回路１６、チャージポンプ回路２２、および積分回路３１は、隅３と隅４用に１つと、隅５と隅６用に１つの２組用意することも可能である。
【００１５】
以上、説明したように、本実施例では、遮光膜（ＢＭ）の対角にパルス電圧を交互に与えるようにしているので、遮光膜（ＢＭ）上に発生したノイズをキャンセルすることができ、ノイズに強いタッチパネルを実現することができる。特に、液晶表示パネルやＥＬパネルなどと一体化した入力機能つき表示装置に本発明を適用すれば、液晶表示パネルやＥＬパネルから発生するノイズに強い入力機能を実現することが可能である。
さらに、本実施例は、スイッチ回路、コンパレータ、チャージポンプ、積分回路で簡単に構成できるので、コストを低減することが可能となる。
また、本実施例では、格子状パターンを有する遮光膜（ＢＭ）の抵抗値を等価的に高くすることができるため、時定数を大きく確保することができる。これにより遅延時間が増大して感度を向上させることが可能となる。
また、本実施例では、液晶表示パネルとは別の基板に作成したタッチパネルを積層するのではなく、液晶表示パネル内のカラーフィルタ基板の導電性の遮光膜を、タッチパネル用の電極として使用する。このため、別のタッチパネル用の基板を貼り合わせるよりも薄くすることが可能となる。
【００１６】
図５は、本実施例のタッチパネル内蔵液晶表示パネルの一例の概略構成を示すブロック図である。図５に示すタッチパネル内蔵液晶表示パネルは、携帯電話機、デジタルカメラ等の表示部として使用される、小型の液晶表示モジュールである。
図５に示す液晶表示パネルは、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられた第１基板（ＳＵＢ１）と、カラーフィルタ等が形成される第２基板（ＳＵＢ２）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたエポキシ系樹脂からなるシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
また、第１基板（ＳＵＢ１）は、第２基板（ＳＵＢ２）よりも大きな面積を有し、第１基板（ＳＵＢ１）の、第２基板（ＳＵＢ２）と対向しない領域には、薄膜トランジスタを駆動するドライバを構成する半導体チップ（Ｄｒ）が実装され、さらに、当該領域の一辺の周辺部には、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）が実装される。
【００１７】
図６は、図５に示す液晶表示パネルの１サブピクセルの断面構造を示す断面図である。
図６に示す液晶表示パネルは、縦電界方式の液晶表示パネルであり、第２基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第２基板（ＳＵＢ２）の液晶層（ＬＣ）側には、第２基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）、オーバーコート層（ＯＣ）、面状の対向電極（ＣＴ）、ポリイミド系樹脂からなる配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、第２基板（ＳＵＢ２）の外側には、偏光板（ＰＯＬ２）が形成される。
また、ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第１基板（ＳＵＢ１）の液晶層（ＬＣ）側には、第１基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ３）、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）（ＤＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）、画素電極（ＰＸ）、ポリイミド系樹脂からなる配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、第１基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。
図６に示す液晶表示パネルは、遮光膜（ＢＭ）を、例えば、クロムなどの材料で形成し、遮光膜（ＢＭ）に導電性を持たせ、この遮光膜（ＢＭ）を、静電容量結合方式のタッチパネル電極として兼用することにより、タッチパネル機能を実現するものである。なお、図６の構成では、第２基板（ＳＵＢ２）に偏光板（ＰＯＬ２）が配置される。そして、偏光板（ＰＯＬ２）が絶縁性の場合には、観察者の指が偏光板（ＰＯＬ２）をタッチしたときに、観察者の指が容量として機能しない場合も想定される。このような時には、偏光板（ＰＯＬ２）として、導電性を有する偏光板を使用すればよい。
【００１８】
また、図３に示すパルス電圧生成回路２、スイッチング素子（７〜１４）、バッファアンプ１５、コンパレータ回路１６、チャージポンプ回路２２、積分回路３１、およびＡ／Ｄ変換器３５からなるタッチ位置検出回路は、図５に示す半導体チップ（Ｄｒ）内に実装してもよく、あるいは、外部（ここでは、携帯電話機の本体側）に設けてもよい。
このように、本実施例では、液晶表示パネルとは別の基板に作成したタッチパネルを積層するのではなく、液晶表示パネルの第２基板（ＳＵＢ２）上の遮光膜（ＢＭ）を、静電容量結合方式のタッチパネル電極として使用する。このため、別のセンサ基板を貼り合わせるよりも、液晶表示パネルを薄くすることができる。
第２基板（ＳＵＢ２）と第１基板（ＳＵＢ１）との貼り合わせの精度は、一般的に±１０μｍ以下の高精度のものである。別のセンサ基板を液晶表示パネルに貼り合わせる場合、外形合わせや、マーク合わせと言った手法がある。外形あわせでは、外形精度に依存し精度が低い。マークあわせではマークを製品中に設ける必要がある上、マーク読取装置が必要になり装置のコストがかかる問題がある。
これに対して、本実施例では、既存装置を使用し、追加設備不要で、液晶表示パネルを薄くすることができる。
【００１９】
次に、本実施例の液晶表示パネルにおいて、遮光膜（ＢＭ）の４隅からのタッチパネル用配線の引き出し方法について説明する。
図７は、第２基板（ＳＵＢ２）を液晶層（ＬＣ）側から見た平面図である。図７に示すように、第２基板（ＳＵＢ２）上の対向電極（ＣＴ）には、４隅に導電ビーズ（ＣＴ−ＢＺ）が設けられる。また、遮光膜（ＢＭ）には、４隅に導電ビーズ（ＢＭ−ＢＺ）が設けられる。
図８は、本実施例の液晶表示パネルの断面構造を示す模式断面図である。なお、図８において、第１基板（ＳＵＢ１）側の構成の図示は省略している。また、第２基板（ＳＵＢ２）側でも、配向膜（ＡＬ２）の図示は省略している。さらに、両基板の外側に設けられる偏光板（ＰＯＬ１，ＰＯＬ２）の図示も省略している。
図８に示すように、本実施例では、第１基板（ＳＵＢ１）上には、対向電極用の接続部（ＣＴ−ＰＡＤ）が設けられる。同様に、遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）が設けられる。
そして、対向電極用の接続部（ＣＴ−ＰＡＤ）は、導電ビーズ（ＣＴ−ＢＺ）により対向電極（ＣＴ）に電気的に接続される。また、遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）は、導電ビーズ（ＢＭ−ＢＺ）により遮光膜（ＢＭ）と電気的に接続される。
なお、ＣＴ−ＢＺと、ＢＭ−ＢＺの導電ビーズは、図８の模式図では、柱状に図示されているが、樹脂球の表面にニッケルと金をめっきしたものである。なお、図８において、ＳＰはスペーサ、ＳＬはシール材である。
【００２０】
第１基板（ＳＵＢ１）上に形成された対向電極用の接続部（ＣＴ−ＰＡＤ）には、半導体チップ（Ｄｒ）から対向電圧が供給される。
また、第１基板（ＳＵＢ１）上に形成された遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）は、スイッチング素子（７〜１４）に接続される。
また、第１基板（ＳＵＢ１）上に形成された遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）は、図９、図１０に示すように、配線（ＢＭＬ）を介して、第１基板（ＳＵＢ１）上に形成される端子（ＴＢＭ）に接続される。
この端子（ＴＢＭ）は、半導体チップ（Ｄｒ）内のタッチ位置検出回路、または、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）、あるいは、タッチパネル用基板（図示せず）を介して外部のタッチ位置検出回路に接続される。
ここで、図９は、端子（ＴＢＭ）を表示部をはさんで両側に設けたものであり、図１０は、第１基板（ＳＵＢ１）の任意の１辺に端子（ＴＢＭ）を集約したものである。
なお、図１０に示すように、第１基板（ＳＵＢ１）の１辺に端子（ＴＢＭ）を集約する場合には、第１基板（ＳＵＢ１）上に形成された４個の遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）に接続される配線（ＢＭＬ）の配線抵抗が異なる。
そのため、一辺に近い２個の遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）に接続される配線（ＢＭＬ）については、配線幅を細くする、または、配線を蛇行させ長くする、配線の途中に高抵抗の材料を用いる等の方法により、一辺から遠い２個の遮光膜用の接続部（ＢＭ−ＰＡＤ）に接続される配線（ＢＭＬ）の配線抵抗と、配線抵抗が等しくなるように調整することが好ましい。
また、配線（ＢＭＬ）が封止用のシール材（ＳＬ）を横切る場合、シール材（ＳＬ）と重なる部分は、第１基板（例えば、ガラス基板上）で使用される材料を用いると断線不良を低減できる。本実施例の場合は、走査電極配線を形成するＭｏ合金とＡｌ合金の積層膜から形成するとよい。
【００２１】
次に、本実施例の液晶表示パネルの製造方法について説明する。  
先ず、第１基板（ＳＵＢ１）の製造方法について説明する。
透明基板（例えば、ガラス基板）上に、スパッタ法でＡｌ合金を２００ｎｍ、その上にＭｏ合金を４０ｎｍ積層する。前記基板上に、フォトリソグラフィー法を用い所望のレジストマスクパターンを形成する。燐酸、硝酸、酢酸の混合酸でエッチングした後、レジストパターンを剥離する。この時、走査線、および対向電極配線、遮光膜（ＢＭ）との接続用配線を形成する。
基板上に、化学気相成長法（以下、ＣＶＤと略記）を用い窒化シリコン膜を３５０ｎｍ、アモルファスシリコンを２００ｎｍ、燐をドープしたアモルファスシリコン層を２５ｎｍ下から順に積層する。所望のレジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法により前記燐をドープしたアモルファスシリコン、アモルファスシリコンを選択的に一括加工し、レジストパターンを剥離除去する。このとき、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される。
基板上に、Ｍｏ合金を２００ｎｍスパッタ法で成膜する。所望のレジストパターンをフォトリソグラフィ法で形成する。燐酸、硝酸、酢酸の混合酸でエッチングした後、レジストパターンを剥離する。このとき、映像線、ソース電極を形成する。
基板上に、ＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を５００ｎｍ成膜する。所望のレジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法により前記窒化シリコン膜をパターニングする。このとき、ソース電極上に次工程で形成する画素電極との接続用コンタクトホール、走査線、映像線の端子部のコンタクトホール、対向電極との接続用コンタクトホールを形成する。
基板上に、スパッタ法を用いてＩＴＯ膜を１５０ｎｍ成膜する。所望のレジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後、臭化水素酸を用いてウェットエッチングし、レジストパターンを剥離除去する。このとき、各画素電極、端子部、カラーフィルタ基板との接続部にＩＴＯパターンが形成される。
【００２２】
次に、別工程で並行して製造するカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
透明基板（例えば、ガラス基板）上にスパッタ法でクロム膜を２００ｎｍ成膜する。所望のレジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液でウェットエッチングし、レジストパターンを剥離除去し、遮光膜（ＢＭ）を形成する。このとき、ガラス面側に酸化クロムを成膜し金属クロムと積層すると、反射率の低い酸化クロムが観察者に向かう為表示品位を向上できる上に一回のエッチングで加工できる。さらに積層した金属クロムの膜厚を調整することにより所望の任意のシート抵抗の膜とすることができる。
基板上に赤、青、緑用のカラーフィルタ（ＣＦ）を所望のパターンにフォトリソグラフィ法を用いて形成する。各カラーフィルタ（ＣＦ）の膜厚はほぼ同一であることが望ましい。
基板上に、アクリル系樹脂からなるオーバーコート膜（ＯＣ）を塗布する。オーバーコ−ト膜（ＯＣ）を塗布することにより、カラーフィルタ（ＣＦ）間の膜厚差、および遮光膜（ＢＭ）との重畳部段差、カラーフィルタ（ＣＦ）同士の重畳による段差を緩和することができる。
基板上に、スパッタ法でＩＴＯ膜を１５０ｎｍ成膜して対向電極（ＣＴ）を形成する。成膜時にパターン周囲を覆うようにメタルマスクを、基板表面近傍に配する。これにより、クロムからなる遮光膜（ＢＭ）と電気的に接続せず、表示に必要な領域に対向電極（ＣＴ）を工程を増やさずに設けることができる。ＩＴＯ膜のパターン形成に際し、レジストパターンを形成した上でウェットエッチ法で加工しても同様の効果が得られることは自明である。基板上に、アクリル系樹脂を用いて、スペーサ（ＳＰ）を形成する。スペーサ高さは、第１基板（ＳＵＢ１）との間に挟持する液晶層（ＬＣ）の厚さにより所定の高さが決定される。
【００２３】
次に、第１基板（ＳＵＢ１）、および第２基板（ＳＵＢ２）の液晶挟持面側にポリイミド系樹脂からなる配向膜（ＡＬ１，ＡＬ２）を塗布し、焼成硬化した後、ラビングにより液晶配向性を持たせる。
第１基板（ＳＵＢ１）上に封止用のシール材（ＳＬ）を塗布する。コーナー部の第２基板（ＳＵＢ２）との接続用部に導電ビーズ（ＣＴ−ＢＺ、ＢＭ−ＢＺ）を含むシール材を塗布する。
第１基板（ＳＵＢ１）を膜面上にして水平なステージ上に置き、封止用のシール材（ＳＬ）で囲まれた領域に所定量の液晶を滴下する。第２基板（ＳＵＢ２）を膜面下にして、第１基板（ＳＵＢ１）と真空雰囲気中で重ね合わせる。
封止用のシール（ＳＬ）および導電ビーズを含むシール材を硬化する。
以下個々のパネル外形に切断するといった工程が続くが省略する。
以上説明したように、プロセス的に、従来の液晶表示パネルの製造に付け加えた工程はなく、導電ビーズ（ＢＭ−ＢＺ）を含むシール材の塗布数を増やしたのみである。したがって、本実施例では、工程数を増加することなく、タッチパネル機能を液晶表示パネル内に内蔵することができる。
【００２４】
本実施例の液晶表示パネルにおいて、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とを封止用のシール材（ＳＬ）で接着した後、各々の基板の少なくとも一方のガラス面を、機械的または化学的に研磨することにより、一層薄型とすることが容易にできる。
研磨する際、第２基板（ＳＵＢ２）側をより研磨し薄くすると、タッチパネル用の電極とタッチした際の容量結合増加し、タッチパネルの特性向上に寄与する。
また、前述の説明では、タッチパネル用の配線を第１基板（ＳＵＢ１）側から引き出す構造としたが、第２基板（ＳＵＢ２）を第１基板（ＳＵＢ１）よりも大きく切り出し、第２基板（ＳＵＢ２）側から引き出しても同様の効果が得られる。
なお、本実施例では、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ１）とを接続する各接続部の形状、構造は、図示したものに限定されるものではない。さらに、本実施例では、遮光膜（ＢＭ）の構成材料としてクロムを用いたが、他の金属材料でも同様の効果が得られる。また、遮光性材料と導電性材料の積層からなる遮光膜（ＢＭ）を用いても同様な効果が得られる。
以上述べたように、本実施例によれば、静電容量結合方式のタッチパネルと、画像情報、文字情報の表示装置を組合わせた装置において、工程数を増やさず、薄型の製品を生産することが可能となる。
【００２５】
また、前述の説明では、縦電界方式の液晶表示パネルにタッチパネルを内蔵した場合について説明したが、本発明は、横電界方式の液晶表示パネルにタッチパネルを内蔵することも可能であり、その場合の、液晶表示パネルの１サブピクセルの断面構造を図１１示す。
図１１に示す液晶表示パネルでも、第２基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第２基板（ＳＵＢ２）の液晶層（ＬＣ）側には、第２基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）、オーバーコート層（ＯＣ）、面状の透明導電膜（ＣＤ）、ポリイミド系樹脂からなる配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、第２基板（ＳＵＢ２）の外側には、偏光板（ＰＯＬ２）が形成される。ここで、面状の透明導電膜（ＣＤ）は、液晶表示パネルで発生するノイズを遮断するシールド用の電極として使用される。
また、ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板から成る第１基板（ＳＵＢ１）の液晶層（ＬＣ）側には、第１基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ３）、映像線（ドレイン線、ソース線ともいう）（ＤＬ；図示せず）、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）、面状の対向電極（ＣＴ）、層間絶縁膜（ＰＡＳ１）、櫛歯電極から成る画素電極（ＰＸ）、配向膜（ＡＬ１）が形成される。さらに、第１基板（ＳＵＢ１）の外側には偏光板（ＰＯＬ１）が形成される。
なお、前述の説明では、液晶表示パネルを用いた実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いたパネルを使用することも可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１  導電部材
２  パルス電圧生成回路
３，４，５，６  導電部材１の４隅
７〜１４，２８，２９，３４  スイッチ
１５  バッファアンプ
１６  コンパレータ回路
１７，１８  基準電圧
１９，２０  比較器
２１，２５，２６  アンド回路
２２  チャージポンプ回路
２７，３０  電流源
３１  積分回路
３２  オペアンプ
３３  コンデンサ
３５  Ａ／Ｄ変換器
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２  基板
ＬＣ  液晶層
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２  偏光板
ＰＡＳ１，ＰＡＳ２，ＰＡＳ３  層間絶縁膜
ＯＣ  オーバーコート層
ＡＬ１，ＡＬ２  配向膜
ＢＭ  遮光膜
ＣＦ  カラーフィルタ
ＰＸ  画素電極
ＣＴ  対向電極
ＣＤ  透明導電膜
Ｄｒ  半導体チップ
ＦＰＣ  フレキシブル配線基板
ＣＴ−ＢＺ、ＢＭ−ＢＺ  導電ビーズ
ＣＴ−ＰＡＤ，ＢＭ−ＰＡＤ  接続部
ＳＬ  シール材
ＢＭＬ  配線
ＴＢＭ  端子
Ｒ  抵抗
Ｒ１，Ｒ２  等価抵抗
Ｃ  指の有する容量
【図１】
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【図２】
2010211116.tif 000004
【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】
2010211116.tif 000009
【図８】
2010211116.tif 000010
【図９】
2010211116.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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