(57)【要約】【課題】インセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用するタッチパネル電極付きカラーフィルタに関し、カラーフィルタ層形成工程における残渣の発生を回避した構造とその製造方法を提供すること。【解決手段】透明基板の片側表面から順にタッチパネル電極層およびカラーフィルタ層が積層され、タッチパネル電極層とカラーフィルタ層との間に、両層を隔てる中間層を有し、さらに、中間層とカラーフィルタ層との間に絶縁性透明膜からなる無機膜層を有する。【選択図】図１
2012220670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネル電極付きカラーフィルタであって、透明基板の片側表面から順にタッチパネル電極層およびカラーフィルタ層が積層され、タッチパネル電極層とカラーフィルタ層との間に、両層を隔てる中間層を有し、さらに、中間層とカラーフィルタ層との間に絶縁性透明膜からなる無機膜層を有することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタ。
【請求項２】
中間層が、透明有機材料からなる絶縁層であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ。
【請求項３】
中間層が、タッチパネル電極層側から順に透明有機材料からなる絶縁層および透明導電材料からなるシールド層の積層体であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ。
【請求項４】
無機膜層が窒化珪素からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ。
【請求項５】
カラーフィルタ層が、着色顔料を分散させた感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル付き液晶表示装置等に用いられるタッチパネル電極付きカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、表示画面上の透明な面を操作者が指またはペンでタッチすることにより、接触した位置を検出してデータ入力できる入力装置の構成要素となるものであって、キー入力より直接的、かつ直感的な入力を可能とすることから、近年、液晶表示装置等の表示装置と組み合わせた入出力装置に多用されるようになってきた。
【０００３】
タッチパネルの検出方式には、抵抗式、静電容量式、超音波式、光学式等多種あるが、中でも、可動部分を有しない静電容量式タッチパネルは、光学特性（透過率）が高く、耐久性や動作温度特性においても抵抗式より優れているため、特に車載用等の高信頼性用途に向けて開発が進み、さらに広く一般用途に向けても使用され始めている。
【０００４】
静電容量式タッチパネルは、表面型と投影型とに大別でき、１０型（画面対角２５．４ｃｍサイズ）以上の大型品に表面型が、携帯機器向けの６型以下の小型品に投影型が使われることが多い。静電容量式タッチパネル用の電極板として、複雑なパターンが不要で構造が単純な表面型は、透明基板と透明導電膜と簡単な端子電極パターンと絶縁膜とから成り、大型化し易いが、２点以上の接触点を同時に検知することは困難である。一方、静電容量式タッチパネル用の電極板の構造が、透明基板に第一の透明電極パターン層と第一の絶縁層と第二の透明電極パターン層と端子電極となる金属電極パターン層と第二の絶縁層との積層構造で、各層が一般にこの順に形成される投影型もある。投影型は、構造が複雑になり、小型用に適するが、２点以上の接触点を同時に検知することが可能である。
【０００５】
前記タッチパネルを液晶表示装置等の平面表示装置と組み合わせて、画像情報の入出力装置として使用する場合、平面表示装置とは別個に製造したタッチパネルを表示装置の前面（観察側）に貼り合わせて用いることもできるが、貼り合わせ界面での光の反射等の影響により画像の表示特性が劣化することがある。表示装置を製造する工程でタッチパネル機能を有する構造を作り込むことによって、上記画像の表示特性の劣化を防ぐことができるとともに、装置全体を薄型化でき、全体の製造工程を簡略化することができる。中でも、液晶表示装置等のカラー化に用いられるカラーフィルタの製造工程中にタッチパネル電極を作り込むことが、それを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の、表示性能の向上と、製造工程の簡略化と、表示装置の薄型化に対して有効である。
【０００６】
上述のタッチパネル電極付きカラーフィルタを作るには、先ず、通常はガラスを用いる透明基板の一方の面に、タッチパネル電極層をパターン形成する。タッチパネル電極層は、例えば前述の投影型静電容量式タッチパネル用電極であれば、複数層からなる。その後、ブラックマトリクスパターンと各色の透明着色層パターンとからなるカラーフィルタ層を形成する。カラーフィルタ層を透明基板のいずれの側に形成するかにより、２つのタイプがあり、図３および図４により説明する。
【０００７】
図３は、従来のタッチパネル電極付きカラーフィルタの一構成例（ａ）とそれを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例（ｂ）を説明するための部分拡大した模式断面図である。図３（ａ）は透明基板１のカラーフィルタ層５を設ける側とは反対側の面にタッチパネル電極層２を設けるタイプである。一般に複数層からなるタッチパネル電極層２を透明基板１の片側の面に形成後、透明基板１の反対側の面に、ブラックマトリクス層６と
各色の透明着色層７ａ、７ｂ、７ｃとを順次位置合わせしてパターン形成し、垂直配向させる液晶表示タイプに使用する基板であれば、共通電極とすべきＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極層８を引き続き形成して、カラーフィルタ層５を形成する。カラーフィルタ層５が、後述するように、対向するＴＦＴ等の液晶駆動電極基板との間に液晶を挟んでセル構造を作り画像表示装置として機能する際に、画像表示のための駆動回路と、上記タッチパネルとして機能するためのタッチパネル電極層による検出回路と、が電気的に干渉してしまうことを防止する目的で、カラーフィルタ層５とタッチパネル電極層２との間にノイズシールド用の透明導電材料としてＩＴＯ層４を設けることができる。
【０００８】
図３（ｂ）に示すように、タッチパネル付き液晶表示装置は、上記タッチパネル電極付きカラーフィルタとＴＦＴ等の液晶駆動電極基板との間に、液晶層１１を挟んで公知の方法でセル構造を作り、液晶表示セル１０とし、液晶表示セル１０の両方の外側平面にそれぞれ偏光層１３を偏光板の形態で一定の角度配置を選択して貼り合わせることによって形成することができる。カラーフィルタの着色層７の規則的に配列された中で一個のパターンが、ＴＦＴ素子および配線層からなる液晶駆動用回路２５に接続した画素電極となる透明電極層２８の一個のパターンと、液晶層１１とのそれぞれの界面で液晶配向膜９、２９を介して対向する。上記各対向パターン間の光の経路を液晶配向状態によりスイッチング制御することにより、均一なバックライト照明光１４から選択的に透過した表示光１５による画像として表示できる（特許文献１参照）。上記のタッチパネル付き表示装置においては、タッチパネル電極層が表示セル１０の外向きに積載された構成となるので、オンセル方式の構造と呼ぶことができ、後述のインセル方式の構造と区別することができる。
【０００９】
図４は、従来のタッチパネル電極付きカラーフィルタの他の構成例（ａ）とそれを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例（ｂ）を説明するための部分拡大した模式断面図である。図４（ａ）は透明基板１の片側表面から順にタッチパネル電極層２およびカラーフィルタ層５を積層するタイプである。一般に複数層からなるタッチパネル電極層２を透明基板１の片側の面に形成後、同一面側に積層して、ブラックマトリクス層６と各色の透明着色層７ａ、７ｂ、７ｃとを順次位置合わせしてパターン形成し、垂直配向させる液晶表示タイプに使用する基板であれば、共通電極とすべきＩＴＯ等の透明電極層８を引き続き形成して、カラーフィルタ層５を形成する。カラーフィルタ層５が、後述するように、対向するＴＦＴ等の液晶駆動電極基板との間に液晶を挟んでセル構造を作り画像表示装置として機能する際に、画像表示のための駆動回路と、上記タッチパネルとして機能するためのタッチパネル電極層による検出回路と、が電気的に干渉してしまうことを防止する目的で、カラーフィルタ層５とタッチパネル電極層２との間にノイズシールド用の透明導電材料としてＩＴＯ層４を設けることができる。また、ノイズシールド用のＩＴＯ層４をタッチパネル電極層２から電気的に絶縁するために、両者の間に絶縁層３を設けることができる。
【００１０】
図４（ｂ）に示すように、タッチパネル付き液晶表示装置は、上記タッチパネル電極付きカラーフィルタとＴＦＴ等の液晶駆動電極基板との間に、液晶層１１を挟んで公知の方法でセル構造を作り、液晶表示セル１０とし、液晶表示セル１０の両方の外側平面にそれぞれ偏光層１３を偏光板の形態で一定の角度配置を選択して貼り合わせることによって形成することができる。カラーフィルタの着色層７の規則的に配列された中で一個のパターンが、ＴＦＴ素子および配線層からなる液晶駆動用回路２５に接続した画素電極となる透明電極層２８の一個のパターンと、液晶層１１とのそれぞれの界面で液晶配向膜９、２９を介して対向する。上記各対向パターン間の光の経路を液晶配向状態によりスイッチング制御することにより、均一なバックライト照明光１４から選択的に透過した表示光１５による画像として表示できる（特許文献２参照）。上記のタッチパネル付き表示装置においては、タッチパネル電極層が透明基板１およびＴＦＴ用の透明基板２０に挟まれた表示セル１０の内部に設けられた構成となるので、前述のオンセル方式と対比させて、インセル
方式の構造と呼ぶことができる。なお、（ｂ）に示したタッチパネル付き液晶表示装置の構成を説明する模式断面図は、その中でタッチパネル電極付きカラーフィルタの部分が（ａ）に示した図と全く同じではなく、絶縁層３とノイズシールド用のＩＴＯ層４との表示を省略してあるが、表示装置全体としての構成を表しているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−７２５８４号公報
【特許文献２】特開２０１０−７２５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のオンセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用するタッチパネル電極付きカラーフィルタを製造するには、タッチパネル電極層２とカラーフィルタ層５とをそれぞれ透明基板１からみて反対側の面に形成する必要があるため、製造工程中の搬送機構等の機械的な動きが複雑になる。また、パターン間の位置合わせに関しても、表裏両面での合わせが必要であるため、同一面上での積層の場合より困難となり、品質上好ましくない。
【００１３】
一方、インセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用するタッチパネル電極付きカラーフィルタを製造するには、タッチパネル電極層２とカラーフィルタ層５とを透明基板１の片側表面に順に積層すれば良いので、製造工程中の搬送機構等の機械的な動きが単純であり、また、各パターン間の位置合わせに関しても容易になるので、高精度のパターン形成が可能となる。しかしながら、タッチパネル電極層２に積層して、絶縁層３やノイズシールド用の透明導電材料としてＩＴＯ層４を形成し、その上にカラーフィルタ層５を形成する場合、カラーフィルタ層形成工程において、ブラックマトリクス層や着色層のパターンが無い領域に残渣が生じ易く、良好な品質を保持できない。
【００１４】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、インセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用するタッチパネル電極付きカラーフィルタに関し、カラーフィルタ層形成工程における残渣の発生を回避した構造とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、タッチパネル電極付きカラーフィルタであって、透明基板の片側表面から順にタッチパネル電極層およびカラーフィルタ層が積層され、タッチパネル電極層とカラーフィルタ層との間に、両層を隔てる中間層を有し、さらに、中間層とカラーフィルタ層との間に絶縁性透明膜からなる無機膜層を有することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタである。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、中間層が、透明有機材料からなる絶縁層であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタである。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、中間層が、タッチパネル電極層側から順に透明有機材料からなる絶縁層および透明導電材料からなるシールド層の積層体であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタである。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、無機膜層が窒化珪素からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタである。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、カラーフィルタ層が、着色顔料を分散させた感光性樹
脂を用いてフォトリソグラフィ法により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、インセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用するタッチパネル電極付きカラーフィルタを製造する場合に、タッチパネル電極層上に中間層と絶縁性透明膜からなる無機膜層とを設けて、カラーフィルタ層形成工程における下地とすることにより、残渣の発生を回避でき、高精度で良好な品質のタッチパネル電極付きカラーフィルタを簡単な工程で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタの一例を説明するための部分模式断面図である。
【図２】本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタの他の一例を説明するための部分模式断面図である。
【図３】従来のタッチパネル電極付きカラーフィルタの一構成例（ａ）とそれを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例（ｂ）を説明するための部分拡大した模式断面図である。
【図４】従来のタッチパネル電極付きカラーフィルタの他の構成例（ａ）とそれを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例（ｂ）を説明するための部分拡大した模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタの一例を説明するための部分模式断面図である。
【００２３】
本例に示すタッチパネル電極付きカラーフィルタの断面構造は、透明基板１の片側表面から順にタッチパネル電極層２およびカラーフィルタ層５が積層され、タッチパネル電極層２とカラーフィルタ層５との間に、両層を隔てる中間層３１を有し、さらに、中間層３１とカラーフィルタ層５との間に絶縁性透明膜からなる無機膜層３２を有する。
【００２４】
透明基板１は、無アルカリガラス等の透明性、平坦性、耐薬品性に優れたガラス基板を用いることが多く、厚さは０．５ｍｍや０．７ｍｍ程度のものが多いが、限定されない。タッチパネル電極層２は、前述のように、投影型の静電容量式タッチパネル用電極であれば、透明基板の片側表面に絶縁層により隔てられた多層の透明電極パターン層と端子電極となる金属電極パターン層とを積層構造で設けることができる。例えばモリブデン−アルミニウム−モリブデンのサンドイッチ構造からなる金属電極パターンを用いることが可能であり、精度管理マークも併せて複数箇所に形成し、他の積層パターンとの位置合わせ精度管理に利用することが望ましい。上記の各層のパターンは、公知のフォトリソグラフィ法により形成することが精度上では最も望ましく、アライメント機構付きの露光機を用いて位置合わせすることができる。また、上記透明電極や金属電極をパターン形成するために予め必要な膜形成は、通常はスパッタリング法による薄膜形成手段を用いることができる。
【００２５】
タッチパネル電極層２とカラーフィルタ層５との間に設けて両層を隔てる中間層３１は、本例においては、タッチパネル電極層側から順に透明有機材料からなる絶縁層３３およびＩＴＯで代表される透明導電材料からなるシールド層３４の積層体とすることができる。透明有機材料からなる絶縁層３３は、例えばアクリル系の透明樹脂を塗布して硬化することにより形成できる。また、ＩＴＯで代表される透明導電材料からなるシールド層３４は、前記スパッタリング法による薄膜形成手段を用いて形成できる。
【００２６】
本発明は、さらに前記中間層３１の上層でありカラーフィルタ層５の下層となる位置に、絶縁性透明膜からなる無機膜層３２を設ける。絶縁性透明膜からなる無機膜層３２として、例えば窒化珪素からなる膜が望ましい。窒化珪素の薄膜形成技術は、従来より半導体や電子部品の分野で減圧ＣＶＤ法を主に広く利用されてきた。本発明においては、高温での形成技術を採用することは下地の制約上困難であるため、スパッタリング法により低温で形成することが好ましい。具体的には、窒化珪素の焼結体をターゲットとする他、シリコンをターゲットとした反応性スパッタリング法により形成することが可能である。
【００２７】
絶縁性透明膜からなる無機膜層３２が形成された表面を直接の下地として、以下のカラーフィルタ層５の形成を行う場合、透明有機材料からなる絶縁層３３やＩＴＯで代表される透明導電材料からなるシールド層３４を最表面の下地としてカラーフィルタ層５の形成を行う場合と異なり、ブラックマトリクス層６や着色層７、７ａ、７ｂ、７ｃの各層に使用される着色成分の残渣が殆ど発生しないことが確認された。特に、カラーフィルタ層を構成するブラックマトリクス層や着色層が、着色顔料を分散させた感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法により形成する場合に、その効果が顕著に現れる。
【００２８】
本例に示すタッチパネル電極付きカラーフィルタを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例は、図４（ｂ）の模式断面図に示すように、従来のタッチパネル電極付きカラーフィルタを用いたタッチパネル付き液晶表示装置の構成例と同様となり、インセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用される状況を共通に示している。
【００２９】
本例に示す液晶表示セル１０の内部構造は、ＴＮ方式等の縦電界方式の液晶分子制御の方式であり、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を画素駆動素子としたアクティブマトリクス方式であり、かつ、ＴＦＴとは別の基板上にＣＦ（カラーフィルタ）着色層を設けたＣＦ貼り合わせ構造を表示しているが、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタが適用される液晶表示セルは、これに限定されない。本例では、透明基板１の一方の面にブラックマトリクス層６と着色層７を有し、それらを覆う共通電極となる透明電極層８と液晶配向膜９とを形成して、液晶表示セル１０の表示光１５が選択的に出射される表示側基板とし、対向する透明基板２０の一方の面に液晶駆動用回路（ＴＦＴ素子および配線層）２５と画素電極となる透明電極層２８と液晶配向膜２９とを形成して、バックライト照明光１４が入射されるバックライト側基板とし、表示側基板とバックライト側基板とのそれぞれの液晶配向膜９、２９を対向させた間に液晶層１１を挟んで、液晶表示セル１０を構成するとともに、液晶表示セル１０の外側の２平面に偏光層１３を偏光板の形態で一定の角度配置を選択して貼り合わせることによって設けることができる。
【００３０】
図２は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタの他の一例を説明するための部分模式断面図である。本例においては、図１により説明した前述の一例と較べて、中間層３１の構成のみが異なり、他は同様である。すなわち、本例における中間層３１は、透明有機材料からなる絶縁層３３のみで構成される。透明有機材料からなる絶縁層３３は、例えばアクリル系の透明樹脂を塗布して硬化することにより形成できる。本例の中間層３１においては、前述の一例におけるＩＴＯで代表される透明導電材料からなるシールド層３４を含まないが、例えば、誘電率４以下のアクリル系透明有機材料からなる絶縁層３３を１５〜２０μｍの厚さに形成することにより、電気信号ノイズを遮蔽できるので、シールド層と同等の機能を働かせることができる。
【００３１】
以上述べたとおり、本発明は、タッチパネル電極付きカラーフィルタをインセル方式のタッチパネル付き表示装置に使用する場合に、電気的な干渉を引き起こさない構造物を容易に提供するとともに、タッチパネル電極付きカラーフィルタの製造工程での残渣発生と
いう不具合を回避できる。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・透明基板
２・・・タッチパネル電極層
３・・・絶縁層
４・・・ＩＴＯ層（ノイズシールド用）
５・・・カラーフィルタ層
６・・・ブラックマトリクス層
７、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・着色層
８・・・透明電極層（共通電極）
９、２９・・・液晶配向膜
１０・・・液晶表示セル
１１・・・液晶層
１３・・・偏光層
１４・・・バックライト照明光
１５・・・表示光
２０・・・透明基板（ＴＦＴ用）
２５・・・液晶駆動用回路（ＴＦＴ素子および配線層）
２６・・・パッシベーション層
２８・・・透明電極層（画素電極）
３１・・・中間層
３２・・・窒化珪素膜層（無機膜層）
３３・・・透明有機材料絶縁層
３４・・・透明導電材料シールド層
【図１】
2012220670.tif 000003
【図２】
2012220670.tif 000004
【図３】
2012220670.tif 000005
【図４】
2012220670.tif 000006