液晶表示装置およびその製造方法
【課題】コスト増となるプロセスを必要とせず、信頼性が高く、高感度で、かつ、表示性能に影響を与えない抵抗膜式のタッチセンサ機能を一体化した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板２０１と、ＴＦＴアレイ基板２０２と、両基板間の液晶層２０３と、カラーフィルタ基板２０１に形成され液晶層に接する第１配向膜２２３と、第１配向膜２２３上のセンサ電極２２４と、ＴＦＴアレイ基板２０２に形成される第２センサ電極（画素電極２１０）と、を有する。
【解決手段】カラーフィルタ基板２０１と、ＴＦＴアレイ基板２０２と、両基板間の液晶層２０３と、カラーフィルタ基板２０１に形成され液晶層に接する第１配向膜２２３と、第１配向膜２２３上のセンサ電極２２４と、ＴＦＴアレイ基板２０２に形成される第２センサ電極（画素電極２１０）と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１および第２基板間の液晶を挟んで対向するように２つのセンサ電極を配置した、タッチセンサ機能を有する液晶表示装置と、その製造方法に関する。
【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、デジタルカメラなど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が封入された液晶パネルを有している。液晶表示装置は、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、液晶パネルが変調する。そして、変調した光によって画像の表示が液晶パネルの正面（表示面を見る側）にて実施される。
【０００３】
近年、液晶表示装置において、液晶表示装置の画面上に表示されたアイコン等を利用してユーザの指示内容を示すデータを直接、入力する「タッチパネル」と呼ばれるセンサ機能を有する液晶表示装置が実現されている。
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または物体（たとえばスタイラスペン）で選択できるように液晶表示装置の表示面側に設置される。人の手または物体がタッチパネルに直接、接触すると、タッチパネルは手または物体が接触するパネル面内の位置を検出する。液晶表示装置は、接触が検出された位置に応じて指示された内容を入力信号として受け入れ、この入力信号に基づく動作を実行する。
【０００４】
タッチパネルを備える液晶表示装置は、コンピュータ等に使用される場合、キーボードやマウスのような、本体およびディスプレイとは別の付属部品としての入力装置を必要としない。あるいはタッチパネルが、これらの入力装置を補助する別の入力装置を提供する。また、携帯電話のようなモバイル製品にタッチパネルが使用される場合、キーパッドのような入力装置を必要としない、あるいは、キーの数を減らせる。
以上より、タッチパネルを液晶表示装置に実装すると、個別の付属部品点数が削減される。製品の提供側にとっては、付属部品点数が少ないと、製品設計の自由度が増し、小型化や利便性向上を進展させて商品力を高めるという利益をもたらす。このことは利用者側にも製品の低価格化、高機能化、利便性向上といった利益をもたらす。そのため、タッチパネルの使用が年々拡大している傾向にある。
【０００５】
タッチパネルの実装方法としては、タッチパネルを液晶表示パネルの表示面側に付加した液晶表示装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルを外付けで付加することが表示装置の薄型化に不利であり、製造コスト増の要因になる。また、タッチパネルを外付けにした液晶表示装置は、屈折界面の影響により映像表示時の光学特性が変化し、画像の視認性が低下する。このため、液晶表示パネルとタッチパネルを一体化して形成することが検討されている。
【０００６】
タッチパネルの検出方式としては、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式が知られている。このうち抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００７】
液晶表示パネルとタッチパネルを一体化することは各方式で検討されている。
とくに抵抗膜方式で液晶表示パネルとタッチパネルを一体化すると、表示のための画素アレイ駆動配線を抵抗変化検出のための配線としても有効に使うことができることから、表示の解像度を低下させることがなく、センサによる位置検出の精度が高く、また、多点検出等の付加機能も得ることもできる。
【０００８】
抵抗膜方式で液晶表示パネルとタッチパネルを一体化するために、ユーザが指などでパネル表面を押したときに互いに接触する一対の電極（以下、第１および第２のセンサ電極、または、タッチ（接触）電極という）を、液晶層を挟む２つの基板に形成する接触センサ付きの液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような構造の抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置では、２つのセンサ電極を、液晶層を挟んで互いに接触可能に形成する必要がある。
【０００９】
ところが、一般に、液晶分子の配向方向を決める配向膜に接するように、液晶層が位置する。このため、上記構造を適用するためには、第１および第２のセンサ電極が配向膜を間に介在させた状態で接触することを余儀なくされる。このため、センサ電極が接触する部分の配向膜が削れて、配向不良を起したり、削れた配向膜が液晶中を浮遊して表示不良を起したりするおそれがある。このような構造の抵抗膜式の液晶表示装置では、上記の理由から、繰り返して使用することによって表示品位が維持できなくなるおそれがある。
【００１０】
かかる不都合を回避するために、センサ電極が接触する部分の配向膜を除去した、抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−７５０７４号公報
【特許文献２】特開２００７−５２３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２には、抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置の製造において、インクジェットに用いる微細ノズルから溶剤を配向膜の局所に塗布し、その部分の配向膜を溶かすことでタッチ電極の表面を露出させる技術が開示されている。
【００１２】
しかし、このような工程はスループットが低いと予想され、製造コストが増加する。一旦付けた配向膜を局所的に完全に除去することは難しく、歩留まりの低下も懸念される。また、インクジェット技術の適用は新規設備の投資が必要になることを意味し、この点でも製造コストが増加する。
【００１３】
さらに、局所的に溶剤を塗布する技術では、表面を露出させたいタッチ電極周囲でも一部、配向膜が溶解することを想定しなくてはならず、配向膜除去が表示に影響しないように面積的なマージンが必要となるので、画素内で実質的に表示に寄与する以外の余分な面積が増大する。このことは、例えば透過型液晶表示装置における開口率（光の透過部の画素面積に占める割合）が低下した場合と同様な不利益を与える。このため、配向膜除去による面積的なマージン増大は、画面の輝度低下という不利益をもたらす可能性が高い。
【００１４】
本発明は、コスト増となるプロセスを必要とせず、信頼性が高く、高感度で、かつ、表示性能に影響を与えない抵抗膜式のタッチセンサ機能を一体化した液晶表示装置を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１観点に関わる液晶表示装置は、表示面側の第１基板と、背面側の第２基板と、前記第１および第２基板間に形成されている液晶層と、前記第１および第２基板の一方の基板に形成され、前記液晶層に接する配向膜と、前記配向膜の前記液晶層に接する面に形成されている第１センサ電極と、前記第１および第２基板の他方の基板側に形成され、前記表示面側から前記第１基板が押されたときに前記第１センサ電極と接触または接近する第２センサ電極と、を有する。
【００１６】
本発明では好適に、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、前記複数の画素の各々が遮光領域と光透過領域とを有し、前記第１センサ電極が前記遮光領域に形成されている。
さらに好適に、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、前記複数の画素で共通な共通電極が形成され、前記第１センサ電極は前記共通電極と電気的に接続されている。
【００１７】
本発明では好適に、前記他方の基板に高さ調整層が形成され、前記高さ調整層と一部重なって前記第２センサ電極が形成され、前記第２センサ電極上に他方基板側配向膜が形成され、前記高さ調整層が前記液晶層の厚さ方向に所定の高さを有することによって、当該高さ調整層の突出端面に接する領域で、前記他方側配向膜が前記第２センサ電極上に形成されない、あるいは、前記他方基板側配向膜の前記第２センサ電極上に接する部分が周囲の他の部分より薄い。
さらに好適に、前記一方の基板は、前記配向膜が形成される面の一部に凹部を有し、前記凹部内に、当該凹部の内外に連続する前記配向膜と、当該凹部内に形成されている前記第１センサ電極とが積層されている。
【００１８】
本発明では好適に、前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有する。
【００１９】
以上の構成では、一方の基板に配向膜を介して第１センサ電極が形成されている。配向膜は第１センサ電極の下地の膜であり、配向膜によって第１センサ電極の表面が覆われていない。また、他方の基板側の、液晶層を挟んで第１センサ電極と対向する位置に、第２センサ電極が配置されている。
この状態で表示面側の一方の基板が押されると外圧によって基板が撓む。外圧により基板が撓むと第１センサ電極が第２センサ電極と接触し、第１,第２センサ電極の少なくとも一方の電位が接触前と変化する。あるいは接触に至らなくとも近接するため、第１センサ電極と第２センサ電極間に電気的な変化、例えば容量変化が生じる。このような電気的な変化を外部に引き出して検出するか、内蔵の検出手段で検出することで、基板が押された位置が検出される。
【００２０】
より詳細な構成として、第２センサ電極と画素電極が兼用されている構成（第１構成）、画素とは別の検出領域が所定の規則で配置されている場合（第２構成）、画素内に画素電極とは別の第２センサ電極が配置されている場合（第３構成）、第１センサ電極と第２センサ電極が、互いに直交する方向に長く、複数の画素に共通な長いパターンで形成され、接触による抵抗変化を読み出す場合（第４構成）が採用可能である。
【００２１】
本発明に関わる液晶表示装置の製造方法は、第１基板に所定の機能膜を形成する第１ステップと、第２基板に所定の機能膜を形成する第２ステップと、前記第１基板を表示面側に、前記第２基板を背面側に配置してパネルフレームに固定し、前記第１および第２基板間に液晶を注入して封止する第３ステップと、を含み、前記第２ステップが、前記第２基板の一部の領域に第２センサ電極を形成するステップを含み、前記第１ステップが、前記第１基板に配向膜を形成するステップと、前記配向膜上の一部の領域であって、前記第３ステップで形成される前記液晶の層を介して前記第２センサ電極と対向する位置に、第１センサ電極を形成するステップと、前記第１センサ電極を形成した状態で、前記配向膜を一方向にラビングするステップと、を含む。
本発明では好適に、前記第１センサ電極を形成するステップでは、前記ラビングの方向に長い矩形状またはライン状の形状を少なくとも有効画素領域内で有するパターンとなるように前記第１センサ電極を形成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コスト増となるプロセスを必要とせず、信頼性が高く、高感度で、かつ、表示性能に影響を与えない抵抗膜式のタッチセンサ機能を一体化した液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、透過型液晶表示装置を主な例として、図面を参照して説明する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１および図２は、透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。図３は、透過型液晶表示装置が有する画素の一部を示す概略的な平面図である。図３のＡ―Ａ線に沿う断面が、ほぼ図１に示す断面に相当する。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面が、ほぼ図２に示す断面に相当する。
図１および図２に図解する液晶表示装置１００は、液晶パネル２００と、バックライト（不図示）と、液晶パネルやバックライトを駆動する駆動部（不図示）とを有する。
図１および図２に示す液晶パネル２００は、図の上側が「表示面側」、図の下側が「背面側」である。バックライトは背面側に液晶パネル２００と近接配置される。
【００２５】
液晶パネル２００においては、「表示面側の第１基板」としてのカラーフィルタ基板２０１と、「背面側の第２基板」としてのＴＦＴアレイ基板２０２とが間隔を隔てるように対面している。ＴＦＴアレイ基板２０２は「駆動基板」とも呼ばれ、カラーフィルタ基板２０１は「対向基板」とも呼ばれる。
ＴＦＴアレイ基板２０２は、詳細は後述するが、画素電極、配線、トランジスタがマトリクス配置されている。これにより、液晶パネル２００を、例えば表示面側から見ると複数の画素ＰＩＸがマトリクス配置される。画素は階調変化が可能な最小単位である。
【００２６】
図１および図２に示すように、カラーフィルタ基板２０１とＴＦＴアレイ基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が形成されている。
詳細は後述するが、カラーフィルタ基板２０１とＴＦＴアレイ基板２０２のそれぞれに所定の機能層を積層して形成した後に、互いに対向して２枚の基板を配置し、その間に液晶を注入して封止することで、液晶層２０３が形成される。
【００２７】
ＴＦＴアレイ基板２０２は、例えばガラスなどの透明度が高い材料から形成され、その上にトランジスタＴｒのゲート電極２０４が形成されている。ゲート電極２０４上に薄いゲート絶縁膜２０５を介して、トランジスタＴｒのボディ領域となるＴＦＴ層２０６が形成されている。図１および図２ではＴＦＴアレイ基板２０２上に直接、ゲート電極２０４が形成されている。しかし、絶縁層上にゲート電極２０４を形成してもよい。また、詳細は図示を省略しているが、ＴＦＴ層２０６に不純物を注入してソース領域とドレイン領域を形成している。
【００２８】
なお、ゲート電極２０４は、図１に示す断面に沿って長く配線されて走査線を兼用する。ゲート電極２０４はモリブデンなどの高融点金属材料からなるため、その配線抵抗を下げたい場合は、図示しない上層の配線に適宜接続されている。
【００２９】
このように形成されたトランジスタＴｒを埋め込むように多層絶縁膜２０７が、ＴＦＴアレイ基板２０２に形成されている。
多層絶縁膜２０７内に導電層、例えばトランジスタのプラグ２０８、あるいは、アルミニウム等の金属配線からなる信号線２０９が埋め込まれている。信号線２０９は、図３に示すようにゲート電極２０４（走査線）と直交する方向に長く配線されている。
【００３０】
平坦化膜２０５上に、プラグ２０８上に接続し「第２センサ電極」を兼用する画素電極２１０が形成されている。画素電極２１０は透明電極材料からなる。
第１実施形態の液晶表示装置１００は、「ＶＡ ＥＣＢモード」の液晶表示装置である。このため、図３に示すように画素電極２１０は、画素ＰＩＸのほぼ全域に一枚の大きな面積の電極として配置されている。透明材料からなる画素電極２１０と、その周囲の何も光を遮る部材がない領域が「光透過領域」、ゲート電極２０４や信号線２０９の配線、さらには、トランジスタＴｒ等によって光の透過が遮られる領域が「遮光領域」と呼ばれる。
【００３１】
画素電極２１０は、画素ごとに液晶層２０３に対して電界を印加するための電極である。この電界印加時の画素電極２１０の電位（表示画素電位）は、画素階調を決めるため、表示画素電位を与えるために信号線２０９から映像信号が供給され、その映像信号の所定の電位をトランジスタＴｒでサンプリングする。
液晶層２０３に対して電界を印加するためのもう片方の電極は、後述するように、カラーフィルタ基板２０１側に形成されている。
画素電極２１０の一部分の下に、高さ調整層２１１が形成され、画素電極２１０の上に「他方基板側配向膜」としての第２配向膜２１２が予め形成されている。高さ調整層２１１と第２配向膜２１２の詳細は後述する。
【００３２】
カラーフィルタ基板２０１は、その液晶層側の面に、複数の機能膜が積層されている。
より詳細には、カラーフィルタ基板２０１は、例えばガラスなどの透明度が高い材料から形成され、その上にカラーフィルタ層２２０が形成されている。カラーフィルタ層２２０は、図２の断面で見ると分かるが、例えば赤(Ｒ)などの所定の色が染色されたフィルタ領域２２０Ａを有する。フィルタ領域２２０Ａの色は１画素に１色が指定され、その色配列は所定のパターンで決められている。例えば、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の３色の配列を１単位として、この色配列がマトリクス状に繰り返されている。
フィルタ領域間に非フィルタ領域２２０Ｂを設ける場合と、設けない場合がある。図２では非フィルタ領域２２０Ｂが設けられている。非フィルタ領域２２０Ｂは遮光のためのブラックマトリクス領域としてもよいし、後述する他の実施形態のように段差を形成するために、カラーフィルタ膜を局所的に除去した構成でもよい。
【００３３】
カラーフィルタ層２２０上に平坦化膜２２１が形成され、その上に、さらに「対向電極」とも称せられる共通電極２２２が形成されている。共通電極２２２は透明電極材料からなり、複数の画素、例えば有効画素領域の全画素で共通な１枚のブランケット電極として形成されている。
共通電極２２２上に第１配向膜２２３が形成されている。
【００３４】
本実施形態では、この第１配向膜２２３上に「第１センサ電極」としてのセンサ電極２２４が形成されている。「第１センサ電極」としてのセンサ電極２２４が第１配向膜２２３上に形成されていることは、本発明の実施形態における大きな特徴の１つである。
センサ電極２２４は、有効画素領域全体で見ると、格子状、平行ストランプ状、あるいは、矩形状に形成されている。
なかでも平行ストランプ状、あるいは、矩形状にセンサ電極２２４を形成することが望ましく、この場合、その矩形やラインの長手方向は第１配向膜２２３のラビングの方向と略一致させることが、さらに望ましい。このラビングと電極パターンの関係の詳細は後述する。
【００３５】
センサ電極２２４は第１配向膜２２３上に形成され、その表面（液晶層２０３に望む面）が画素電極２１０と対向している。
よって、外からの力でカラーフィルタ基板２０１が押されると、センサ電極２２４が画素電極２１０に接触してタッチセンサによる押圧位置の検出が行われる。
なお、液晶層２０３を厚さ方向に支えるスペーサ２３０が画素ごとに配置されているため、外からの力がかかってもある程度までしか液晶層２０３が変形しない。スペーサ２３０は、センサ電極２２４と画素電極２１０との接触箇所で最も大きく液晶層２０３が変形する（カラーフィルタ基板２０１が撓む）ように適宜、その配置箇所と大きさ（強度）が決められている。
【００３６】
ここで画素電極２１０を形成する下地には、予め、高さ調整層２１１が形成されている。高さ調整層２１１は、どのような平面形状でもよいが、例えば図３に示すように、楕円の孤立パターンとして形成される。高さ調整層２１１を設けた目的は、画素電極２１０とセンサ電極２２４との接触を良好なものとすることと、第２配向膜２１２が、画素電極２１０のセンサ電極２２４の接触部分に形成されないようにすることである。高さ調整層２１１は、高さ調整層２１１上の画素電極２１０部分に第２配向膜２１２が形成されないような高さを有する。ここで「高さ」とは液晶層２０３の厚さ方向のサイズをいう。プロセスにも依存するが、高さ調整層２１１の高さが２[μm]以上とすることが望ましい。また、この高さ調整層２１１を光透過領域に設けると、光透過の妨げとなるため、遮光部（例えばブラックマトリクスや配線の影となる遮光領域）に設けることが望ましい。図３では、ゲート電極の影となる部分に高さ調整層２１１を形成しているが、例えば信号線２０９の影となる領域などに、これを形成してもよい。
【００３７】
なお、高さ調整層２１１の高さによっては、高さ調整層２１１の突出端面上に位置する画素電極２１０部分の上に、第２配向膜２１２が薄く形成されることも許容される場合がある。つまり、画素電極２１０とセンサ電極２２４との接触に影響がない程度の薄い第２配向膜２１２の形成なら許容される。そのような薄い第２配向膜２１２が高さ調整層２１１の突出端面上に位置する画素電極２１０部分の上に形成される程度にまで、高さ調整層２１１の高さを低くしてもよい。ただし、接触に影響がある程度に厚い第２配向膜２１２の形成は、高さ調整層２１１を設ける趣旨を損なうため、許容されない。
【００３８】
図４に、画素の等価回路を、タッチ検出やデータ書き込みのための回路とともに示す。
図４に図解する画素ＰＩＸの等価回路において、図１〜図３に図示して既に説明した構成を同一符号で示している。
ここで液晶層２０３をキャパシタ誘電体とするキャパシタの一方電極が画素電極２１０により形成され、他方電極が共通電極２２２により形成されている。
このキャパシタと等価回路上で並列にセンサスイッチＳＷｓが形成されている。このセンサスイッチＳＷｓは、制御端子がない２端子のスイッチであり、図５に示すように外から指などで押すときの圧力でオンし、圧力が解除されるとオフに復帰する。センサスイッチＳＷｓの一方電極が画素電極２１０、他方電極がセンサ電極２２４から形成されている。
【００３９】
トランジスタＴｒのソースとドレインの一方が画素電極２１０に接続され、ソースとドレインの他方が信号線２０９に接続されている。
トランジスタＴｒのゲートはゲート電極２０４に接続されている。不図示の垂直ドライバ等の走査回路からゲート電極２０４を介してゲート電圧Ｖgateが供給される。トランジスタＴｒはゲート電圧Ｖgateの電位によって制御される。
共通電極２２２とセンサ電極２２４は、共通電圧Ｖｃｏｍの供給線（Ｖｃｏｍ配線）に接続されている。
【００４０】
信号線２０９には、通常、駆動部内の１つの構成回路として、書き込み回路（ＷＲＩＴＥ.Ｃ）３０１がダイレクトに接続される。
本実施形態では、書き込み回路３０１とともに信号線２０９に「接触検出部」内の１つの構成回路として読み出し回路（ＲＥＡＤ.Ｃ）２が設けられている。読み出し回路２と書き込み回路３０１は、差動的に（「同時にオンすることはない」との意味）動作するスイッチＳＷによって接続制御されてもよいが、このスイッチＳＷは設けなくてもよい。なぜなら、スイッチの押圧がユーザに許可される場合、動作中のアプリケーションソフトに応じて、画面にスイッチの押圧がどのような指令（意味）に相当するかを表示する所定の画面が表示されており、その表示時間はある程度長い。一時的にデータを書き込んで表示している最中に画面が押され、これによりセンサスイッチＳＷｓがオンして信号線２０９の電位が、例えば共通電圧Ｖｃｏｍに固定されても、押圧が解除されると直ぐに同じ画面表示状態となり、押圧の前の状態が自動復帰するからである。
【００４１】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）に接触検出時に印加されるパルス、および、信号線等の電圧の波形図を示す。図６に示す接触検出は、図４に示すようにスイッチＳＷが作動的な制御信号で制御される場合の例である。図６（Ａ）はトランジスタＴｒのゲート電圧Ｖgateの波形図である。図６（Ｂ）は信号線２０９の信号電圧Ｖsigの波形図である。図６（Ｃ）は共通電圧Ｖｃｏｍの波形図である。図６（Ｄ）はスイッチＳＷの書き込み側に印加される制御信号（Ｗｒｉｔｅ）の波形図である。図６（Ｅ）はスイッチＳＷの読み出し側に印加される制御信号（Ｒｅａｄ）の波形図である。以下、制御信号（Ｗｒｉｔｅ）を“ライト信号（Ｗｒｉｔｅ）”と呼び、制御信号（Ｒｅａｄ）を“リード信号（Ｒｅａｄ）”と呼ぶ。
【００４２】
時間Ｔ１の前（初期状態）では、全ての信号および電圧がローレベルである。
時間Ｔ１にて、図６（Ｄ）のようにライト信号（Ｗｒｉｔｅ）がハイレベルになるとともに、信号電圧Ｖsigが図４の書き込み回路３０１によって信号線２０９に供給される。
時間Ｔ２にて、図６（Ａ）に示すように、ゲート電圧Ｖgateがハイレベルに活性化される。このとき、あるいは、時間Ｔ２より前に図６（Ｄ）のようにライト信号（Ｗｒｉｔｅ）がローレベルとなっている。このためスイッチＳＷの書き込み側が閉じて信号線２０９がフローティングとなる。そのため、時間Ｔ２でゲート電圧ＶgateがハイレベルになってトランジスタＴｒがオンすると信号電圧Ｖsigの電荷の放電経路が形成される。
【００４３】
時間Ｔ２の時点でタッチセンサがオンしている、つまり、図５に示すように画素電極２１０がセンサ電極２２４に接触しているとする。この場合、非常に大きな容量のＶｃｏｍ配線にフローティング状態の信号線２０９の電荷が放電されるため、図６（Ｂ）に実線で示すように信号電圧Ｖsigが大きく低下する。
一方、時間Ｔ２の時点でタッチセンサがオフしている場合は、信号線２０９の電荷量が低下するときでも、比較的小さい画素電極２１０等の容量のみ充電するために用いられる。このため、図６（Ｂ）に破線で示すように信号電圧Ｖsigは殆ど変化しない。
【００４４】
このようにタッチセンサのオンとオフで大きく変化する信号電圧Ｖsigの電位を、十分な電位変化が予想される時間Ｔ３のタイミングで検出する。具体的には、時間Ｔ３にて、図６（Ｅ）に示すようにリード信号（Ｒｅａｄ）が活性化し、信号線２０９を図４の読み出し回路２に接続する。読み出し回路２内にはセンスアンプ等の検出回路が内蔵されており、この検出回路により信号線２０９の電位が参照電位より大きいか小さいかを検出する。そして、信号線２０９の電位が参照電位より大きい場合は「センサオフ」、小さい場合は「センサオン」と判断する。
なお、参照電位を変化させて信号線２０９の電位を段階的に調べ、より詳細にセンサの接触状態を検出するようにしてもよい。また、接触時間等を検出してもよい。
【００４５】
その後は、リード信号（Ｒｅａｄ）をオフし（非活性レベルに戻し）、再び、ライト信号（Ｗｒｉｔｅ）をオンして（活性化して）信号線２０９を充電する。このとき以後は通常の表示が可能となる。その後、共通電圧Ｖｃｏｍを反転して表示制御を続行する。
【００４６】
図７（Ａ）に、液晶パネル２００全体の透視図（表示面側からの透視図）を示す。
図７（Ａ）に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０２と、それより一回り大きいカラーフィルタ基板２０１とを重ねて形成されている。カラーフィルタ基板２０１のほとんどの領域は、有効画素領域２００Ａを形成して映像表示に寄与する。
有効画素領域２００Ａは、図７（Ｂ１）に示す所定の色配列がなされている。一方、有効画素領域２００Ａの周囲四方は、表示特性が低いため有効画素とならない周辺画素領域、液晶の封入のためのキャップを設けるための領域として枠領域が形成されている。この枠領域は表示装置としては無駄な領域であるが製造上、形成されることが必須な領域である。この枠領域には、図７（Ｂ２）に示すように、センサ電極２２４（図１、図２参照）を電気的に接続するセンサ電極枠２２５が、１つの枠状に形成されている。センサ電極枠２２５は個々のセンサ電極２２４より幅が十分大きく、低抵抗なためセンサ電極２２４の電位分布を有効画素領域２００Ａ内で均一化する作用がある。
【００４７】
センサ電極枠２２５は共通電圧Ｖｃｏｍ等の一定電圧で保持してもよいし、電位的にフローディングでもよい。タッチセンサがオンすると画素電極が、タッチ電極に電気的に接続される。このとき、電極としての容量は画素電極の容量に比べると圧倒的にタッチ電極の容量が大きいため、タッチ電極の電位変動は無視でき、一定電位で保持しても、フローティングとしても作用としては余り変わらない場合がある。
また、電位変化を検出するのであれば、共通電圧Ｖｃｏｍを基準とした所定の電位をタッチ電極に印加してからフローティングにしてもよい。
【００４８】
このような液晶パネル２００の製造方法は、大別すると、以下の４つの工程を含む。
第１ステップ：カラーフィルタ基板２０１上に必要な機能膜や層間膜、例えば、カラーフィルタ層２２０、平坦化膜２２１、共通電極２２２、第１配向膜２２３およびセンサ電極２２４（第１センサ電極）を形成する。
第２ステップ：ＴＦＴアレイ基板２０２上に必要な機能膜や層間膜、例えば、ゲート電極２０４、ゲート絶縁膜２０５、ＴＦＴ層２０６、多層絶縁膜２０７、プラグ２０８、信号線２０９、画素電極２１０（第２センサ電極）、高さ調整層２１１、第２配向膜２１２を形成する。
第３ステップ：第１ステップ後の第１基板（カラーフィルタ基板２０１）と、第２ステップ後の第２基板（ＴＦＴアレイ基板２０２）を、スペーサ２３０を介して貼り合わせる。
第４ステップ、さらに必要な機能膜、偏光板等を第１基板と第２基板の所定の側に固定した後、出来上がった液晶パネル２００をパネルフレームに固定する。さらに、別途形成したバックライトをパネルフレームに固定する。また、必要な部品を実装した基板を第２基板に接続するなどして液晶パネル２００を完成させる。
【００４９】
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、上記第１ステップに特徴がある。
図８は、第１ステップの特徴部分を含むさらに詳細なステップのフロー図である。
図８のステップＳＴ１では、平坦化膜２２１（平坦化膜２２１が省略される場合はカラーフィルタ層２２０）を形成する。
ステップＳＴ２では、第１配向膜２２３を、例えば日産化学工業製の「ＳＥ−７４９２（製品型番）」等の材料から塗布形成する。
ステップＳＴ３では、第１配向膜２２３上に第１センサ電極（画素電極２１０と兼用する場合は画素電極２１０）を、例えばスクリーン印刷などの手法により形成する。
【００５０】
ステップＳＴ３の前にラビングすると、ラビングの効果がステップＳＴ３の実施で大幅に低下するので、本実施形態では、その後のステップＳＴ４においてラビングを実施する。このようにしても液晶の光学特性が従来の構造と同等であることを確認した。
【００５１】
ただし、第１配向膜２２３の上にセンサ電極が形成された状態でのラビングでは、バフカスと呼ばれるラビング表面の削りカスがセンサ電極縁に溜まり、特性や歩留まり、信頼性に影響を与える可能性が心配された。
しかし、センサ電極の膜厚が薄いと、バフカスによる信頼性低下は生じないことが判明した。このとき、センサ電極パターンのラビング方向と整合をとるなどを行うと、さらに望ましい。
【００５２】
図９（Ｂ）に示すように、ラビング方向に対してほぼ平行な矩形、あるいはライン形状にセンサ電極２２４を形成しておくと、望ましい。なお、この検討結果は、図９（Ａ）のセンサ電極２２４を完全に排除するものではなく、センサ電極２２４のさらなる薄膜化や後述する凹部との併用などによって、図９（Ａ）のようなパターン形状を採用しても信頼性が低下しないことは可能である。
【００５３】
以上の第１実施形態では、第１配向膜２２３上にセンサ電極２２４が形成されているため、センサ電極２２４の表面に配向膜がなく、タッチセンサの接触抵抗が小さく、感度が高い。また、センサ電極の接触、非接触の誤差が小さい。高さ調整層２１１を設けると、高感度で小さな誤差での接触検出がさらに容易であり、また、セルギャップに応じた接触圧が得られる。さらに、ＴＦＴアレイ基板２０２側の第２配向膜２１２を、第２センサ電極の突出端面に形成しないようにすることが容易である。
有効画素領域の外でセンサ電極枠２２５によりセンサ電極２２４を電気的に接続すると、電位分布が均一で望ましい。
また、製造方法においては、特殊な製造方法の追加がなく、単にステップの順番を逆にするだけで第１配向膜のセンサ接触が邪魔されない構造を実現できる。また、ラビング方向と、センサ電極２２４のパターンとの整合をよくすると、バフカスの発生が抑制され、さらに望ましい。
【００５４】
第１実施形態のように、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用すると、開口率（光透過領域の画素面積に占める割合）を大きくできて望ましい。
そうすることで、光学特性への影響が少ない。ＶＡやＴＮ、ＥＣＢなどアレイ側に画素電極があり、対向側に共通電極を配置している場合は、共通電極形成後に配向膜を形成し、その後にセンサ電極を形成する。このとき、センサ電極を共通電極にすることで、配向膜にピンホールがあったり、センサ電極形成の際にダメージがあったりと、配向膜が完全な絶縁膜でなかったとしても、接触する電極も共通電極となるため、センサ電極としての機能（位置検出）または、表示としての共通電極の機能（画質）に影響がない。そのため、タッチパネル機能を持つために、センサ電極形成というプロセス追加になるが、プロセス選択の幅の広がり、さらには、歩留まりの面に与える影響が少なくて済む。
【００５５】
ところで、抵抗膜式のタッチパネルを表示パネルに外付けする場合、タッチパネルの有効検出領域の外で、有効検出領域内の接触に応じて変化した４点の電流値を読み取り、抵抗値の変化で有効検出領域内の接触位置を検出する。そのため、この読み取った４点の電流値により検出される位置は１点となる。
【００５６】
これに対し、本願の第１実施形態では、タッチパネルの機能を表示装置内に有し、しかも、接触電極を信号線と電気的につなげ、センサ電極との接触による電位の変化を読み出している。
このため、どの画素で接触が生じているかが認識でき、位置検出精度が、上記外付けの抵抗膜式タッチパネルより高いという利点がある。また、第１実施形態では、画素ごとに接触が生じているかが分かるので、２点以上の接触検出が可能である。この点、上記外付けの抵抗膜式タッチパネルでは２箇所以上の検出は難しい。
【００５７】
第１実施形態では、さらに強く表示面が外部から押されると、１画素程度の接触だったものが、例えば１０画素以上の広い範囲で接触と判定される。つまり、第１実施形態では、画素ごとの検出が可能なことから、接触面積の検出、あるいは、押圧力に応じた重量認識が可能となる。どうような理由から、点字パターンを表示面に押し付けた場合など、外圧を受ける範囲が形状を有する場合でも、その形状が認識できる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、最小で画素単位の解像度を得ることができ、その分、検出感度が高いだけでなく、さらに多点認識、形状認識、重量認識等が可能となり、外付けのタッチパネルとは異なる高機能を有するディスプレイ装置を提供できる。
【００５９】
《第２実施形態》
図１０は、ＦＦＳモードの液晶表示装置の概略的な断面図である。
共通電極２２２が、カラーフィルタ層２２０側はなく、カラーフィルタ基板２０１側に形成されていること、画素電極２１０が、共通電極２２２からの電界作用が液晶層２０３に及ぶように、短冊状にパターンニングされているとう点が、第１実施形態と大きく異なる。
他の構成は、ほぼ第１実施形態と同様であり、第１配向膜２２３上にセンサ電極２２４が形成されている特徴は共通する。
よって、第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００６０】
＜変形例１＞
第１配向膜２２３上のセンサ電極２２４上は、液晶がきちんと配向しないので、開口部に設置すると画質の低下が見られるため、センサ電極２２４の配置は非開口部が望ましい。遮光部としてアレイ基板側に設けられた側の走査線や信号線２０９に隠れるようにセンサ電極２２４を配置しても良い。
ただし、センサ電極２２４は対向基板（カラーフィルタ基板２０１）側に設置しているので、セル合わせマージンの必要がないカラーフィルタ基板２０１側のブラックマトリクスで隠すのが開口率を考慮すると望ましい。そこで、センサ電極２２４は光学特性には寄与しないので、モリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属電極、ブラックマトリクスとして用いられる酸化クロム、導電性ブラックレジストなどを用いると、センサ電極２２４は遮光層を兼ねることができる。この際、工程の簡略化という効果、および、アライメント精度を加味する必要がないので、高開口率が実現できるという利点がある。
【００６１】
＜変形例２＞
画素電極２１０（画素電極２１０と兼用しない場合は、第２センサ電極）とセンサ電極２２４は、外圧が無いときは触れてはいけない。そのため、前述の高さ調整層２１１の高さで規定する画素電極２１０の突出端面の高さは通常、セルギャップ（液晶層２０３の定常（外圧ゼロ）時の厚さ）以下になる。つまり、セルギャップが狭い場合などに前述の第２配向膜２１２の“はじき”が、安定しない場合が生じる。ここで“はじき”とは、第２配向膜２１２の形成時に、配向膜の塗布とラビングの過程を経たときに、高さ調整層２１１の存在によって、第２配向膜２１２が画素電極２１０の突出端面に形成されない、あるいは、接触に影響しないほど薄くしか形成されないことを意味する。
そこで、図１１に示すように、カラーフィルタ基板２０１側のセンサ電極２２４を凹みに形成することで、画素電極２１０（または第２センサ電極）の突出端面の高さが、安定的に配向膜の“はじき”が安定して生じる高さの範囲に入ることが可能となる。
【００６２】
カラーフィルタ基板２０１側に凹部を形成する手法としては、平坦化膜２２１をポジレジストで形成し、露光量でその凹みを調整する方法が、もっとも制御がよい。また、カラーフィルタ層２２０の非フィルタ領域２２０Ｂを抜くことで段差を形成し、凹部の深さを調整することも可能である。そうすると、マスクを別途つくる必要や、別途工程を付加する必要なく、凹みが容易に作製できる利点がある。非フィルタ領域２２０Ｂを抜くことと、平坦化膜２２１にくぼみを形成することを併用してもよい。
【００６３】
＜変形例３＞
センサ電極２２４のパターンは、ラビング方向にほぼ平行な矩形やライン形状とする必要は必ずしもない。ラビング方向に長いパターン成分が、他の方向のパターン成分より多ければ、その差に応じた効果が得られる。
つまり、直交するｘベクトル、ｙベクトルにおいて、ラビング方向がｙ方向のとき、センサ電極はｙベクトルと平行に配置する。抵抗値などの関係や画素の形状がくの字になるなどセンサ電極２２４のパターンにｘベクトルと平行なパターン成分を含むときは、当該パターン成分が可能な限り少なくなるように配置する。つまり、ラビング方向以外のセンサ電極の方向ベクトルは、ラビングの方向ベクトルで、ａＸ＋ＡＹ，ｂＸ＋ＢＹ、ｃＸ＋ＣＹ、・・・・と表記できる。それに各々のセンサ電極の長さα、β、γ・・・・をかけたものは、(αａ＋βｂ＋γｃ＋・・・・)＜(αＡ＋βＢ＋γＣ＋・・・・)のような関係にある。
【００６４】
例えばラビング方向と直行方向のセンサ電極が必要な場合も、平行な方向の本数を多くし、直行成分がある方向は少なくするように配置することで、信頼性の高いものが得られる。
上記のようにラビング方向を適切にしても、パネルの最外周にバフカスが溜まる。そこで、有効画素より外ならば、その影響が無いので、有効画素から、遠いところでパターン端を形成するか、有効画素より細かくスリットを切って、バフカスを外周でトラップする構造など、有効端以降にパターンを切って有効画素外でバフカスが溜まる構造を作ることで、歩留まりの向上を図れる。
【００６５】
＜変形例４＞
第１および第２実施形態のように、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用すると、開口率（光透過領域の画素面積に占める割合）を大きくできて望ましい。
ただし、図１２（図７（Ｂ１）に相当)ように、センサのみを有する別の画素（斜線表示、実際には画素として機能しないので以下、「検出領域ＤＥＴ」とも言う）として別途、ＲＧＢの各画素と所定の配列、割合で設けてもよい。この場合、センサのみを有する画素（検出領域ＤＥＴ）に信号線２０９、走査線（ゲート電極線）が適宜接続されている。このように第２センサ電極を画素電極２１０と兼用しない場合は、透明電極材料とする必要がない。よって、第２センサ電極を、導電体（導電有機材料・金属）で形成するとよい。これにより第２センサ電極が遮光帯として働きる。この遮光帯は、半透過型液晶表示装置では、画素ごとの反射電極の代替物として利用可能である。この場合、無駄な領域の発生抑制や工程の削減が可能となる。遮光帯の影となる領域に周辺画素のトランジスタを集約して配置するとＴＦＴ膜の光リーク電流を低減することができる。
【００６６】
＜変形例５＞
上述した変形例４では、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用しないために、画素ＰＩＸと検出領域ＤＥＴとを領域上で分けて形成している。
これに対し、変形例５では、画素ＰＩＸ内に接触検出の機能を持たせるが、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用しないようにする場合の画素パターン例を説明する。
【００６７】
図１３は、変形例５に関する画素の平面図である。
図１３に図解する変形例５に関わる画素ＰＩＸは、ゲート電極２０４、信号線２０９、画素電極２１０、および、ゲート電極２０４がＴＦＴ層と交差する箇所に形成されているトランジスタＴｒを有することは、図３に図解する画素と共通する。
図１３に図解する画素ＰＩＸは、さらに、新たな構成として、検出線２１３、検出ゲート線２１４、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のＴＦＴ層２１５、第２センサ電極２１６が追加されている。
【００６８】
検出ゲート線２１４は、ゲート電極２０４と同様にモリブデン等の高融点金属から形成され、ゲート電極２０４と平行に配線されている。
ＴＦＴ層２１５はトランジスタＴｒのＴＦＴ層２０６と同じ材料から同時に形成される。ＴＦＴ層２０６には不純物が導入されてソース領域やドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ層２１５と検出ゲート線２１４との交差部分に検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）が形成されている。検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のソースとドレインの一方が、信号線２０９と並行に配線されている検出線２１３に接続されている。また、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のソースとドレインの他方が第２センサ電極２１６に接続されている。第２センサ電極２１６は、透明電極材料からなる画素電極２１０とは別に形成されている。よって、第２センサ電極２１６を、信号線２０９、検出線２１３と同一材料から同時に形成することができる。第２センサ電極２１６は、その下地に予め形成されている高さ調整層２１１と一部重ねられている。このため、高さ調整層２１１により位置が高くなった第２センサ電極２１６部分が、（第１）センサ電極２２４と接触可能となっている。なお、センサ電極２２４は、図１３には図示していないが、図３と同様、検出ゲート線２１４と平行に配置することが可能である。
【００６９】
図１４に、画素電極２１０と第２センサ電極とを兼用しない場合の画素ＰＩＸの等価回路図を示す。
トランジスタＴｒのソースとドレインの一方が画素電極２１０に接続され、ソースとドレインの他方が信号線２０９に接続されている。
トランジスタＴｒのゲートはゲート電極２０４に接続されている。垂直駆動回路（Ｖ−ＤＲＶ）３からゲート電極２０４を介してゲート電圧Ｖgateが供給される。トランジスタＴｒはゲート電圧Ｖgateの電位によって制御される。
共通電極２２２とセンサ電極２２４は、共通電圧Ｖｃｏｍの供給線（Ｖｃｏｍ配線）に接続されている。
信号線２０９は、スイッチＳＷを介して読み出し回路２と書き込み回路３０１とに接続されている。
【００７０】
以上の構成と動作は図４と同様であるが、図１４では、垂直駆動回路（Ｖ−ＤＲＶ）３が駆動する制御線として、検出ゲート線２１４が設けられている。検出ゲート線２１４は、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のゲートに接続されている。また、スイッチＳＷとは別の検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）が読み出し回路２と書き込み回路３０１に接続されている。検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）は、書き込み時に書き込み回路３０１を検出線２１３に接続することと、読み出し時に読み出し回路２を検出線２１３に接続することを差動的に（「同時にオンすることはない」との意味）行う。
【００７１】
図１４の構成において、図６に示す波形図を用いて既に説明した動作はほぼ同じである。ただし、図６（Ｄ）のライト信号（Ｗｒｉｔｅ）、図６（Ｅ）のリード信号（Ｒｅａｄ）は、図１４の検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）を制御する信号である。一方、信号線２０９から位置検出のための読み出しを行わない場合、図１４に示すスイッチＳＷは省略して、信号線２０９を直に書き込み回路３０１に接続してもよい。
【００７２】
また、図１４は、＜変形例４＞の等価回路と考えてもよい。この場合、図１４は、図１２との対応では、隣接する画素ＰＩＸ（Ｂ表示の画素）と検出領域ＤＥＴとの等価回路を示す。
【００７３】
＜変形例６＞
図１５に、変形例６に関わるセンサ電極の構成図を示す。
アレイ基板側の第２センサ電極２１６Ａは、画素電極と兼用しない場合、変形例５のように画素ごとに孤立したパターンでなく、図１５（Ａ）に示すように、平行ライン状に形成することができる。この場合、対向基板側の第１センサ電極２２４Ａは、平行ライン状の第２センサ電極２１６Ａと直交する向きの平行ライン状に形成する。
第２センサ電極２１６Ａと第１センサ電極２２４Ａのピッチは、図１５（Ｂ）に示すように、画素ごとに交点が形成されるような狭ピッチが望ましい。
【００７４】
検出の仕方は、以下のごとくである。
第１センサ電極２２４Ａの平行ライン方向に電圧を印加して、第２センサ電極２１６Ａの電位を検出する。ある点で接触が発生していると、第１センサ電極２２４Ａにおいて接触位置に応じたライン抵抗の分圧が生じ、この分圧の値が第２センサ電極２１６Ａの電位を決定する。よって、第２センサ電極２１６Ａの電位から接触位置のＸ座標が検出できる。
同様に、第２センサ電極２１６Ａの平行ライン方向に電圧を印加して、第１センサ電極２２４Ａの電位を検出する。ある点で接触が発生していると、第２センサ電極２１６Ａにおいて接触位置に応じたライン抵抗の分圧が生じ、この分圧の値が第１センサ電極２２４Ａの電位を決定する。よって、接触位置のＹ座標が検出できる。
【００７５】
図１５では、第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａそれぞれにおいて、平行ライン部分を外枠で接続して同電位としている。
この外枠を省いて、第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａの各平行ラインを分離して、どの平行ライン同士が接触しているかを電気的に検出してもよい。
第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａの各平行ライン部分は、図１５（Ｂ）のように、画素電極２１０の周囲のゲート電極２０４や信号線２０９と重なる遮光領域に配置すると光の利用効率を損ねないため好ましい。
【００７６】
＜変形例７＞
上述した第１および第２実施形態と、変形例１〜６は、２つ以上任意の組み合わせで実施することが可能である。
変形例７は、第１,第２実施形態の１つ、第１,第２実施形態の１つに変形例１〜６の何れかを組み合わせたもの、または、実施形態と変形例の２つ以上の任意の組み合わせに対して、さらに加重的に適用可能な変形例である。
ここでは、最も単純な第１実施形態に変形例７を単独で組み合わせた場合を例示する。
【００７７】
図１６は、変形例７の断面構成図である。
図１６において図１と共通する構成は同一符号を付している。図１６に示す構成は、図１と比較すると、カラーフィルタ基板２０１が背面側（バックライト側）に位置し、ＴＦＴアレイ基板２０２が表示面側に位置することで表裏面が反転している。ユーザは指等で表示面側をタッチするので、その外力によってＴＦＴアレイ基板２０２が撓み、ＴＦＴアレイ基板２０２側に形成されている画素電極２１０が、カラーフィルタ基板２０１側に形成されているセンサ電極２２４に近づいて接触する。
ＴＦＴ層に応力がかかることは望ましくないが、セルギャップ（液晶層２０３の厚さ）が小さい場合は、応力も小さいため、このような反転構造でも接触検出が可能である。
【００７８】
＜変形例８＞
上述した第１,第２実施形態、および、変形例１〜７は読み出し回路が、第１センサ電極と第２センサ電極の接触を検出することを前提としたが、接触でなく、近づくことによる容量変化を検出してもよい。
よって、本発明では、読み出し回路は「第１センサ電極と第２センサ電極（画素電極が兼用されている場合は画素電極）との電気的な変化を読み出す。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。この断面は、図３のＡ−Ａ線に沿ったものである。
【図２】第１実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な他の断面図である。この断面は、図３のＢ−Ｂ線に沿ったものである。
【図３】第１実施形態の透過型液晶表示装置が有する画素の一部を示す概略的な平面図である。
【図４】第１実施形態の画素の等価回路を、タッチ検出やデータ書き込みのための回路とともに示す図である。
【図５】指で押されたときにセンサ電極同士が接触する様子を模式的に示す断面図である。
【図６】配線の電圧や信号波形を示すタイミングチャートである。
【図７】液晶パネル全体でセンサ電極とその枠部分を示す平面図と、その一部拡大図である。
【図８】第１実施形態の製造方法の特徴部分を示す工程フロー図である。
【図９】ラビング方向とセンサ電極パターンとの好ましい関係を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。
【図１１】変形例３に関わり、凹部が形成された図２に対応する断面図である。
【図１２】変形例４に関わる、４つの画素ユニットと２つの検出領域との配置説明図である。
【図１３】変形例５に関わる画素の平面図である。
【図１４】変形例４と５に関わる画素の等価回路図と周辺回路の一部を示す図である。
【図１５】変形例６に関わるセンサ電極の構成図である。
【図１６】変形例７の断面構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２…読み出し回路、３…垂直駆動回路、１００,１００Ａ…液晶表示装置、２００…液晶パネル、２００Ａ…有効画素領域、２０１…カラーフィルタ基板、２０２…ＴＦＴアレイ基板、２０３…液晶層、２０４…ゲート電極、２０６…ＴＦＴ層、２０９…信号線、２１０…画素電極、２１１…高さ調整層、２１２…第２配向膜、２１３…検出線、２１４…検出ゲート線、２１５…ＴＦＴ層、２１６,２１６Ａ…第２センサ電極、２２０…カラーフィルタ層、２２３…第１配向膜、２２４,２２４Ａ…センサ電極、３０１…書き込み回路、ＰＩＸ…画素、ＤＥＴ…検出領域、ＳＷ…スイッチ、ＳＷ（ＤＥＴ）…検出スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１および第２基板間の液晶を挟んで対向するように２つのセンサ電極を配置した、タッチセンサ機能を有する液晶表示装置と、その製造方法に関する。
【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、デジタルカメラなど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が封入された液晶パネルを有している。液晶表示装置は、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、液晶パネルが変調する。そして、変調した光によって画像の表示が液晶パネルの正面（表示面を見る側）にて実施される。
【０００３】
近年、液晶表示装置において、液晶表示装置の画面上に表示されたアイコン等を利用してユーザの指示内容を示すデータを直接、入力する「タッチパネル」と呼ばれるセンサ機能を有する液晶表示装置が実現されている。
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または物体（たとえばスタイラスペン）で選択できるように液晶表示装置の表示面側に設置される。人の手または物体がタッチパネルに直接、接触すると、タッチパネルは手または物体が接触するパネル面内の位置を検出する。液晶表示装置は、接触が検出された位置に応じて指示された内容を入力信号として受け入れ、この入力信号に基づく動作を実行する。
【０００４】
タッチパネルを備える液晶表示装置は、コンピュータ等に使用される場合、キーボードやマウスのような、本体およびディスプレイとは別の付属部品としての入力装置を必要としない。あるいはタッチパネルが、これらの入力装置を補助する別の入力装置を提供する。また、携帯電話のようなモバイル製品にタッチパネルが使用される場合、キーパッドのような入力装置を必要としない、あるいは、キーの数を減らせる。
以上より、タッチパネルを液晶表示装置に実装すると、個別の付属部品点数が削減される。製品の提供側にとっては、付属部品点数が少ないと、製品設計の自由度が増し、小型化や利便性向上を進展させて商品力を高めるという利益をもたらす。このことは利用者側にも製品の低価格化、高機能化、利便性向上といった利益をもたらす。そのため、タッチパネルの使用が年々拡大している傾向にある。
【０００５】
タッチパネルの実装方法としては、タッチパネルを液晶表示パネルの表示面側に付加した液晶表示装置が知られている。
しかしながら、タッチパネルを外付けで付加することが表示装置の薄型化に不利であり、製造コスト増の要因になる。また、タッチパネルを外付けにした液晶表示装置は、屈折界面の影響により映像表示時の光学特性が変化し、画像の視認性が低下する。このため、液晶表示パネルとタッチパネルを一体化して形成することが検討されている。
【０００６】
タッチパネルの検出方式としては、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式が知られている。このうち抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００７】
液晶表示パネルとタッチパネルを一体化することは各方式で検討されている。
とくに抵抗膜方式で液晶表示パネルとタッチパネルを一体化すると、表示のための画素アレイ駆動配線を抵抗変化検出のための配線としても有効に使うことができることから、表示の解像度を低下させることがなく、センサによる位置検出の精度が高く、また、多点検出等の付加機能も得ることもできる。
【０００８】
抵抗膜方式で液晶表示パネルとタッチパネルを一体化するために、ユーザが指などでパネル表面を押したときに互いに接触する一対の電極（以下、第１および第２のセンサ電極、または、タッチ（接触）電極という）を、液晶層を挟む２つの基板に形成する接触センサ付きの液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような構造の抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置では、２つのセンサ電極を、液晶層を挟んで互いに接触可能に形成する必要がある。
【０００９】
ところが、一般に、液晶分子の配向方向を決める配向膜に接するように、液晶層が位置する。このため、上記構造を適用するためには、第１および第２のセンサ電極が配向膜を間に介在させた状態で接触することを余儀なくされる。このため、センサ電極が接触する部分の配向膜が削れて、配向不良を起したり、削れた配向膜が液晶中を浮遊して表示不良を起したりするおそれがある。このような構造の抵抗膜式の液晶表示装置では、上記の理由から、繰り返して使用することによって表示品位が維持できなくなるおそれがある。
【００１０】
かかる不都合を回避するために、センサ電極が接触する部分の配向膜を除去した、抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−７５０７４号公報
【特許文献２】特開２００７−５２３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２には、抵抗膜式のタッチセンサ機能を有する液晶表示装置の製造において、インクジェットに用いる微細ノズルから溶剤を配向膜の局所に塗布し、その部分の配向膜を溶かすことでタッチ電極の表面を露出させる技術が開示されている。
【００１２】
しかし、このような工程はスループットが低いと予想され、製造コストが増加する。一旦付けた配向膜を局所的に完全に除去することは難しく、歩留まりの低下も懸念される。また、インクジェット技術の適用は新規設備の投資が必要になることを意味し、この点でも製造コストが増加する。
【００１３】
さらに、局所的に溶剤を塗布する技術では、表面を露出させたいタッチ電極周囲でも一部、配向膜が溶解することを想定しなくてはならず、配向膜除去が表示に影響しないように面積的なマージンが必要となるので、画素内で実質的に表示に寄与する以外の余分な面積が増大する。このことは、例えば透過型液晶表示装置における開口率（光の透過部の画素面積に占める割合）が低下した場合と同様な不利益を与える。このため、配向膜除去による面積的なマージン増大は、画面の輝度低下という不利益をもたらす可能性が高い。
【００１４】
本発明は、コスト増となるプロセスを必要とせず、信頼性が高く、高感度で、かつ、表示性能に影響を与えない抵抗膜式のタッチセンサ機能を一体化した液晶表示装置を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１観点に関わる液晶表示装置は、表示面側の第１基板と、背面側の第２基板と、前記第１および第２基板間に形成されている液晶層と、前記第１および第２基板の一方の基板に形成され、前記液晶層に接する配向膜と、前記配向膜の前記液晶層に接する面に形成されている第１センサ電極と、前記第１および第２基板の他方の基板側に形成され、前記表示面側から前記第１基板が押されたときに前記第１センサ電極と接触または接近する第２センサ電極と、を有する。
【００１６】
本発明では好適に、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、前記複数の画素の各々が遮光領域と光透過領域とを有し、前記第１センサ電極が前記遮光領域に形成されている。
さらに好適に、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、前記複数の画素で共通な共通電極が形成され、前記第１センサ電極は前記共通電極と電気的に接続されている。
【００１７】
本発明では好適に、前記他方の基板に高さ調整層が形成され、前記高さ調整層と一部重なって前記第２センサ電極が形成され、前記第２センサ電極上に他方基板側配向膜が形成され、前記高さ調整層が前記液晶層の厚さ方向に所定の高さを有することによって、当該高さ調整層の突出端面に接する領域で、前記他方側配向膜が前記第２センサ電極上に形成されない、あるいは、前記他方基板側配向膜の前記第２センサ電極上に接する部分が周囲の他の部分より薄い。
さらに好適に、前記一方の基板は、前記配向膜が形成される面の一部に凹部を有し、前記凹部内に、当該凹部の内外に連続する前記配向膜と、当該凹部内に形成されている前記第１センサ電極とが積層されている。
【００１８】
本発明では好適に、前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有する。
【００１９】
以上の構成では、一方の基板に配向膜を介して第１センサ電極が形成されている。配向膜は第１センサ電極の下地の膜であり、配向膜によって第１センサ電極の表面が覆われていない。また、他方の基板側の、液晶層を挟んで第１センサ電極と対向する位置に、第２センサ電極が配置されている。
この状態で表示面側の一方の基板が押されると外圧によって基板が撓む。外圧により基板が撓むと第１センサ電極が第２センサ電極と接触し、第１,第２センサ電極の少なくとも一方の電位が接触前と変化する。あるいは接触に至らなくとも近接するため、第１センサ電極と第２センサ電極間に電気的な変化、例えば容量変化が生じる。このような電気的な変化を外部に引き出して検出するか、内蔵の検出手段で検出することで、基板が押された位置が検出される。
【００２０】
より詳細な構成として、第２センサ電極と画素電極が兼用されている構成（第１構成）、画素とは別の検出領域が所定の規則で配置されている場合（第２構成）、画素内に画素電極とは別の第２センサ電極が配置されている場合（第３構成）、第１センサ電極と第２センサ電極が、互いに直交する方向に長く、複数の画素に共通な長いパターンで形成され、接触による抵抗変化を読み出す場合（第４構成）が採用可能である。
【００２１】
本発明に関わる液晶表示装置の製造方法は、第１基板に所定の機能膜を形成する第１ステップと、第２基板に所定の機能膜を形成する第２ステップと、前記第１基板を表示面側に、前記第２基板を背面側に配置してパネルフレームに固定し、前記第１および第２基板間に液晶を注入して封止する第３ステップと、を含み、前記第２ステップが、前記第２基板の一部の領域に第２センサ電極を形成するステップを含み、前記第１ステップが、前記第１基板に配向膜を形成するステップと、前記配向膜上の一部の領域であって、前記第３ステップで形成される前記液晶の層を介して前記第２センサ電極と対向する位置に、第１センサ電極を形成するステップと、前記第１センサ電極を形成した状態で、前記配向膜を一方向にラビングするステップと、を含む。
本発明では好適に、前記第１センサ電極を形成するステップでは、前記ラビングの方向に長い矩形状またはライン状の形状を少なくとも有効画素領域内で有するパターンとなるように前記第１センサ電極を形成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コスト増となるプロセスを必要とせず、信頼性が高く、高感度で、かつ、表示性能に影響を与えない抵抗膜式のタッチセンサ機能を一体化した液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、透過型液晶表示装置を主な例として、図面を参照して説明する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１および図２は、透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。図３は、透過型液晶表示装置が有する画素の一部を示す概略的な平面図である。図３のＡ―Ａ線に沿う断面が、ほぼ図１に示す断面に相当する。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面が、ほぼ図２に示す断面に相当する。
図１および図２に図解する液晶表示装置１００は、液晶パネル２００と、バックライト（不図示）と、液晶パネルやバックライトを駆動する駆動部（不図示）とを有する。
図１および図２に示す液晶パネル２００は、図の上側が「表示面側」、図の下側が「背面側」である。バックライトは背面側に液晶パネル２００と近接配置される。
【００２５】
液晶パネル２００においては、「表示面側の第１基板」としてのカラーフィルタ基板２０１と、「背面側の第２基板」としてのＴＦＴアレイ基板２０２とが間隔を隔てるように対面している。ＴＦＴアレイ基板２０２は「駆動基板」とも呼ばれ、カラーフィルタ基板２０１は「対向基板」とも呼ばれる。
ＴＦＴアレイ基板２０２は、詳細は後述するが、画素電極、配線、トランジスタがマトリクス配置されている。これにより、液晶パネル２００を、例えば表示面側から見ると複数の画素ＰＩＸがマトリクス配置される。画素は階調変化が可能な最小単位である。
【００２６】
図１および図２に示すように、カラーフィルタ基板２０１とＴＦＴアレイ基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が形成されている。
詳細は後述するが、カラーフィルタ基板２０１とＴＦＴアレイ基板２０２のそれぞれに所定の機能層を積層して形成した後に、互いに対向して２枚の基板を配置し、その間に液晶を注入して封止することで、液晶層２０３が形成される。
【００２７】
ＴＦＴアレイ基板２０２は、例えばガラスなどの透明度が高い材料から形成され、その上にトランジスタＴｒのゲート電極２０４が形成されている。ゲート電極２０４上に薄いゲート絶縁膜２０５を介して、トランジスタＴｒのボディ領域となるＴＦＴ層２０６が形成されている。図１および図２ではＴＦＴアレイ基板２０２上に直接、ゲート電極２０４が形成されている。しかし、絶縁層上にゲート電極２０４を形成してもよい。また、詳細は図示を省略しているが、ＴＦＴ層２０６に不純物を注入してソース領域とドレイン領域を形成している。
【００２８】
なお、ゲート電極２０４は、図１に示す断面に沿って長く配線されて走査線を兼用する。ゲート電極２０４はモリブデンなどの高融点金属材料からなるため、その配線抵抗を下げたい場合は、図示しない上層の配線に適宜接続されている。
【００２９】
このように形成されたトランジスタＴｒを埋め込むように多層絶縁膜２０７が、ＴＦＴアレイ基板２０２に形成されている。
多層絶縁膜２０７内に導電層、例えばトランジスタのプラグ２０８、あるいは、アルミニウム等の金属配線からなる信号線２０９が埋め込まれている。信号線２０９は、図３に示すようにゲート電極２０４（走査線）と直交する方向に長く配線されている。
【００３０】
平坦化膜２０５上に、プラグ２０８上に接続し「第２センサ電極」を兼用する画素電極２１０が形成されている。画素電極２１０は透明電極材料からなる。
第１実施形態の液晶表示装置１００は、「ＶＡ ＥＣＢモード」の液晶表示装置である。このため、図３に示すように画素電極２１０は、画素ＰＩＸのほぼ全域に一枚の大きな面積の電極として配置されている。透明材料からなる画素電極２１０と、その周囲の何も光を遮る部材がない領域が「光透過領域」、ゲート電極２０４や信号線２０９の配線、さらには、トランジスタＴｒ等によって光の透過が遮られる領域が「遮光領域」と呼ばれる。
【００３１】
画素電極２１０は、画素ごとに液晶層２０３に対して電界を印加するための電極である。この電界印加時の画素電極２１０の電位（表示画素電位）は、画素階調を決めるため、表示画素電位を与えるために信号線２０９から映像信号が供給され、その映像信号の所定の電位をトランジスタＴｒでサンプリングする。
液晶層２０３に対して電界を印加するためのもう片方の電極は、後述するように、カラーフィルタ基板２０１側に形成されている。
画素電極２１０の一部分の下に、高さ調整層２１１が形成され、画素電極２１０の上に「他方基板側配向膜」としての第２配向膜２１２が予め形成されている。高さ調整層２１１と第２配向膜２１２の詳細は後述する。
【００３２】
カラーフィルタ基板２０１は、その液晶層側の面に、複数の機能膜が積層されている。
より詳細には、カラーフィルタ基板２０１は、例えばガラスなどの透明度が高い材料から形成され、その上にカラーフィルタ層２２０が形成されている。カラーフィルタ層２２０は、図２の断面で見ると分かるが、例えば赤(Ｒ)などの所定の色が染色されたフィルタ領域２２０Ａを有する。フィルタ領域２２０Ａの色は１画素に１色が指定され、その色配列は所定のパターンで決められている。例えば、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の３色の配列を１単位として、この色配列がマトリクス状に繰り返されている。
フィルタ領域間に非フィルタ領域２２０Ｂを設ける場合と、設けない場合がある。図２では非フィルタ領域２２０Ｂが設けられている。非フィルタ領域２２０Ｂは遮光のためのブラックマトリクス領域としてもよいし、後述する他の実施形態のように段差を形成するために、カラーフィルタ膜を局所的に除去した構成でもよい。
【００３３】
カラーフィルタ層２２０上に平坦化膜２２１が形成され、その上に、さらに「対向電極」とも称せられる共通電極２２２が形成されている。共通電極２２２は透明電極材料からなり、複数の画素、例えば有効画素領域の全画素で共通な１枚のブランケット電極として形成されている。
共通電極２２２上に第１配向膜２２３が形成されている。
【００３４】
本実施形態では、この第１配向膜２２３上に「第１センサ電極」としてのセンサ電極２２４が形成されている。「第１センサ電極」としてのセンサ電極２２４が第１配向膜２２３上に形成されていることは、本発明の実施形態における大きな特徴の１つである。
センサ電極２２４は、有効画素領域全体で見ると、格子状、平行ストランプ状、あるいは、矩形状に形成されている。
なかでも平行ストランプ状、あるいは、矩形状にセンサ電極２２４を形成することが望ましく、この場合、その矩形やラインの長手方向は第１配向膜２２３のラビングの方向と略一致させることが、さらに望ましい。このラビングと電極パターンの関係の詳細は後述する。
【００３５】
センサ電極２２４は第１配向膜２２３上に形成され、その表面（液晶層２０３に望む面）が画素電極２１０と対向している。
よって、外からの力でカラーフィルタ基板２０１が押されると、センサ電極２２４が画素電極２１０に接触してタッチセンサによる押圧位置の検出が行われる。
なお、液晶層２０３を厚さ方向に支えるスペーサ２３０が画素ごとに配置されているため、外からの力がかかってもある程度までしか液晶層２０３が変形しない。スペーサ２３０は、センサ電極２２４と画素電極２１０との接触箇所で最も大きく液晶層２０３が変形する（カラーフィルタ基板２０１が撓む）ように適宜、その配置箇所と大きさ（強度）が決められている。
【００３６】
ここで画素電極２１０を形成する下地には、予め、高さ調整層２１１が形成されている。高さ調整層２１１は、どのような平面形状でもよいが、例えば図３に示すように、楕円の孤立パターンとして形成される。高さ調整層２１１を設けた目的は、画素電極２１０とセンサ電極２２４との接触を良好なものとすることと、第２配向膜２１２が、画素電極２１０のセンサ電極２２４の接触部分に形成されないようにすることである。高さ調整層２１１は、高さ調整層２１１上の画素電極２１０部分に第２配向膜２１２が形成されないような高さを有する。ここで「高さ」とは液晶層２０３の厚さ方向のサイズをいう。プロセスにも依存するが、高さ調整層２１１の高さが２[μm]以上とすることが望ましい。また、この高さ調整層２１１を光透過領域に設けると、光透過の妨げとなるため、遮光部（例えばブラックマトリクスや配線の影となる遮光領域）に設けることが望ましい。図３では、ゲート電極の影となる部分に高さ調整層２１１を形成しているが、例えば信号線２０９の影となる領域などに、これを形成してもよい。
【００３７】
なお、高さ調整層２１１の高さによっては、高さ調整層２１１の突出端面上に位置する画素電極２１０部分の上に、第２配向膜２１２が薄く形成されることも許容される場合がある。つまり、画素電極２１０とセンサ電極２２４との接触に影響がない程度の薄い第２配向膜２１２の形成なら許容される。そのような薄い第２配向膜２１２が高さ調整層２１１の突出端面上に位置する画素電極２１０部分の上に形成される程度にまで、高さ調整層２１１の高さを低くしてもよい。ただし、接触に影響がある程度に厚い第２配向膜２１２の形成は、高さ調整層２１１を設ける趣旨を損なうため、許容されない。
【００３８】
図４に、画素の等価回路を、タッチ検出やデータ書き込みのための回路とともに示す。
図４に図解する画素ＰＩＸの等価回路において、図１〜図３に図示して既に説明した構成を同一符号で示している。
ここで液晶層２０３をキャパシタ誘電体とするキャパシタの一方電極が画素電極２１０により形成され、他方電極が共通電極２２２により形成されている。
このキャパシタと等価回路上で並列にセンサスイッチＳＷｓが形成されている。このセンサスイッチＳＷｓは、制御端子がない２端子のスイッチであり、図５に示すように外から指などで押すときの圧力でオンし、圧力が解除されるとオフに復帰する。センサスイッチＳＷｓの一方電極が画素電極２１０、他方電極がセンサ電極２２４から形成されている。
【００３９】
トランジスタＴｒのソースとドレインの一方が画素電極２１０に接続され、ソースとドレインの他方が信号線２０９に接続されている。
トランジスタＴｒのゲートはゲート電極２０４に接続されている。不図示の垂直ドライバ等の走査回路からゲート電極２０４を介してゲート電圧Ｖgateが供給される。トランジスタＴｒはゲート電圧Ｖgateの電位によって制御される。
共通電極２２２とセンサ電極２２４は、共通電圧Ｖｃｏｍの供給線（Ｖｃｏｍ配線）に接続されている。
【００４０】
信号線２０９には、通常、駆動部内の１つの構成回路として、書き込み回路（ＷＲＩＴＥ.Ｃ）３０１がダイレクトに接続される。
本実施形態では、書き込み回路３０１とともに信号線２０９に「接触検出部」内の１つの構成回路として読み出し回路（ＲＥＡＤ.Ｃ）２が設けられている。読み出し回路２と書き込み回路３０１は、差動的に（「同時にオンすることはない」との意味）動作するスイッチＳＷによって接続制御されてもよいが、このスイッチＳＷは設けなくてもよい。なぜなら、スイッチの押圧がユーザに許可される場合、動作中のアプリケーションソフトに応じて、画面にスイッチの押圧がどのような指令（意味）に相当するかを表示する所定の画面が表示されており、その表示時間はある程度長い。一時的にデータを書き込んで表示している最中に画面が押され、これによりセンサスイッチＳＷｓがオンして信号線２０９の電位が、例えば共通電圧Ｖｃｏｍに固定されても、押圧が解除されると直ぐに同じ画面表示状態となり、押圧の前の状態が自動復帰するからである。
【００４１】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）に接触検出時に印加されるパルス、および、信号線等の電圧の波形図を示す。図６に示す接触検出は、図４に示すようにスイッチＳＷが作動的な制御信号で制御される場合の例である。図６（Ａ）はトランジスタＴｒのゲート電圧Ｖgateの波形図である。図６（Ｂ）は信号線２０９の信号電圧Ｖsigの波形図である。図６（Ｃ）は共通電圧Ｖｃｏｍの波形図である。図６（Ｄ）はスイッチＳＷの書き込み側に印加される制御信号（Ｗｒｉｔｅ）の波形図である。図６（Ｅ）はスイッチＳＷの読み出し側に印加される制御信号（Ｒｅａｄ）の波形図である。以下、制御信号（Ｗｒｉｔｅ）を“ライト信号（Ｗｒｉｔｅ）”と呼び、制御信号（Ｒｅａｄ）を“リード信号（Ｒｅａｄ）”と呼ぶ。
【００４２】
時間Ｔ１の前（初期状態）では、全ての信号および電圧がローレベルである。
時間Ｔ１にて、図６（Ｄ）のようにライト信号（Ｗｒｉｔｅ）がハイレベルになるとともに、信号電圧Ｖsigが図４の書き込み回路３０１によって信号線２０９に供給される。
時間Ｔ２にて、図６（Ａ）に示すように、ゲート電圧Ｖgateがハイレベルに活性化される。このとき、あるいは、時間Ｔ２より前に図６（Ｄ）のようにライト信号（Ｗｒｉｔｅ）がローレベルとなっている。このためスイッチＳＷの書き込み側が閉じて信号線２０９がフローティングとなる。そのため、時間Ｔ２でゲート電圧ＶgateがハイレベルになってトランジスタＴｒがオンすると信号電圧Ｖsigの電荷の放電経路が形成される。
【００４３】
時間Ｔ２の時点でタッチセンサがオンしている、つまり、図５に示すように画素電極２１０がセンサ電極２２４に接触しているとする。この場合、非常に大きな容量のＶｃｏｍ配線にフローティング状態の信号線２０９の電荷が放電されるため、図６（Ｂ）に実線で示すように信号電圧Ｖsigが大きく低下する。
一方、時間Ｔ２の時点でタッチセンサがオフしている場合は、信号線２０９の電荷量が低下するときでも、比較的小さい画素電極２１０等の容量のみ充電するために用いられる。このため、図６（Ｂ）に破線で示すように信号電圧Ｖsigは殆ど変化しない。
【００４４】
このようにタッチセンサのオンとオフで大きく変化する信号電圧Ｖsigの電位を、十分な電位変化が予想される時間Ｔ３のタイミングで検出する。具体的には、時間Ｔ３にて、図６（Ｅ）に示すようにリード信号（Ｒｅａｄ）が活性化し、信号線２０９を図４の読み出し回路２に接続する。読み出し回路２内にはセンスアンプ等の検出回路が内蔵されており、この検出回路により信号線２０９の電位が参照電位より大きいか小さいかを検出する。そして、信号線２０９の電位が参照電位より大きい場合は「センサオフ」、小さい場合は「センサオン」と判断する。
なお、参照電位を変化させて信号線２０９の電位を段階的に調べ、より詳細にセンサの接触状態を検出するようにしてもよい。また、接触時間等を検出してもよい。
【００４５】
その後は、リード信号（Ｒｅａｄ）をオフし（非活性レベルに戻し）、再び、ライト信号（Ｗｒｉｔｅ）をオンして（活性化して）信号線２０９を充電する。このとき以後は通常の表示が可能となる。その後、共通電圧Ｖｃｏｍを反転して表示制御を続行する。
【００４６】
図７（Ａ）に、液晶パネル２００全体の透視図（表示面側からの透視図）を示す。
図７（Ａ）に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０２と、それより一回り大きいカラーフィルタ基板２０１とを重ねて形成されている。カラーフィルタ基板２０１のほとんどの領域は、有効画素領域２００Ａを形成して映像表示に寄与する。
有効画素領域２００Ａは、図７（Ｂ１）に示す所定の色配列がなされている。一方、有効画素領域２００Ａの周囲四方は、表示特性が低いため有効画素とならない周辺画素領域、液晶の封入のためのキャップを設けるための領域として枠領域が形成されている。この枠領域は表示装置としては無駄な領域であるが製造上、形成されることが必須な領域である。この枠領域には、図７（Ｂ２）に示すように、センサ電極２２４（図１、図２参照）を電気的に接続するセンサ電極枠２２５が、１つの枠状に形成されている。センサ電極枠２２５は個々のセンサ電極２２４より幅が十分大きく、低抵抗なためセンサ電極２２４の電位分布を有効画素領域２００Ａ内で均一化する作用がある。
【００４７】
センサ電極枠２２５は共通電圧Ｖｃｏｍ等の一定電圧で保持してもよいし、電位的にフローディングでもよい。タッチセンサがオンすると画素電極が、タッチ電極に電気的に接続される。このとき、電極としての容量は画素電極の容量に比べると圧倒的にタッチ電極の容量が大きいため、タッチ電極の電位変動は無視でき、一定電位で保持しても、フローティングとしても作用としては余り変わらない場合がある。
また、電位変化を検出するのであれば、共通電圧Ｖｃｏｍを基準とした所定の電位をタッチ電極に印加してからフローティングにしてもよい。
【００４８】
このような液晶パネル２００の製造方法は、大別すると、以下の４つの工程を含む。
第１ステップ：カラーフィルタ基板２０１上に必要な機能膜や層間膜、例えば、カラーフィルタ層２２０、平坦化膜２２１、共通電極２２２、第１配向膜２２３およびセンサ電極２２４（第１センサ電極）を形成する。
第２ステップ：ＴＦＴアレイ基板２０２上に必要な機能膜や層間膜、例えば、ゲート電極２０４、ゲート絶縁膜２０５、ＴＦＴ層２０６、多層絶縁膜２０７、プラグ２０８、信号線２０９、画素電極２１０（第２センサ電極）、高さ調整層２１１、第２配向膜２１２を形成する。
第３ステップ：第１ステップ後の第１基板（カラーフィルタ基板２０１）と、第２ステップ後の第２基板（ＴＦＴアレイ基板２０２）を、スペーサ２３０を介して貼り合わせる。
第４ステップ、さらに必要な機能膜、偏光板等を第１基板と第２基板の所定の側に固定した後、出来上がった液晶パネル２００をパネルフレームに固定する。さらに、別途形成したバックライトをパネルフレームに固定する。また、必要な部品を実装した基板を第２基板に接続するなどして液晶パネル２００を完成させる。
【００４９】
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、上記第１ステップに特徴がある。
図８は、第１ステップの特徴部分を含むさらに詳細なステップのフロー図である。
図８のステップＳＴ１では、平坦化膜２２１（平坦化膜２２１が省略される場合はカラーフィルタ層２２０）を形成する。
ステップＳＴ２では、第１配向膜２２３を、例えば日産化学工業製の「ＳＥ−７４９２（製品型番）」等の材料から塗布形成する。
ステップＳＴ３では、第１配向膜２２３上に第１センサ電極（画素電極２１０と兼用する場合は画素電極２１０）を、例えばスクリーン印刷などの手法により形成する。
【００５０】
ステップＳＴ３の前にラビングすると、ラビングの効果がステップＳＴ３の実施で大幅に低下するので、本実施形態では、その後のステップＳＴ４においてラビングを実施する。このようにしても液晶の光学特性が従来の構造と同等であることを確認した。
【００５１】
ただし、第１配向膜２２３の上にセンサ電極が形成された状態でのラビングでは、バフカスと呼ばれるラビング表面の削りカスがセンサ電極縁に溜まり、特性や歩留まり、信頼性に影響を与える可能性が心配された。
しかし、センサ電極の膜厚が薄いと、バフカスによる信頼性低下は生じないことが判明した。このとき、センサ電極パターンのラビング方向と整合をとるなどを行うと、さらに望ましい。
【００５２】
図９（Ｂ）に示すように、ラビング方向に対してほぼ平行な矩形、あるいはライン形状にセンサ電極２２４を形成しておくと、望ましい。なお、この検討結果は、図９（Ａ）のセンサ電極２２４を完全に排除するものではなく、センサ電極２２４のさらなる薄膜化や後述する凹部との併用などによって、図９（Ａ）のようなパターン形状を採用しても信頼性が低下しないことは可能である。
【００５３】
以上の第１実施形態では、第１配向膜２２３上にセンサ電極２２４が形成されているため、センサ電極２２４の表面に配向膜がなく、タッチセンサの接触抵抗が小さく、感度が高い。また、センサ電極の接触、非接触の誤差が小さい。高さ調整層２１１を設けると、高感度で小さな誤差での接触検出がさらに容易であり、また、セルギャップに応じた接触圧が得られる。さらに、ＴＦＴアレイ基板２０２側の第２配向膜２１２を、第２センサ電極の突出端面に形成しないようにすることが容易である。
有効画素領域の外でセンサ電極枠２２５によりセンサ電極２２４を電気的に接続すると、電位分布が均一で望ましい。
また、製造方法においては、特殊な製造方法の追加がなく、単にステップの順番を逆にするだけで第１配向膜のセンサ接触が邪魔されない構造を実現できる。また、ラビング方向と、センサ電極２２４のパターンとの整合をよくすると、バフカスの発生が抑制され、さらに望ましい。
【００５４】
第１実施形態のように、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用すると、開口率（光透過領域の画素面積に占める割合）を大きくできて望ましい。
そうすることで、光学特性への影響が少ない。ＶＡやＴＮ、ＥＣＢなどアレイ側に画素電極があり、対向側に共通電極を配置している場合は、共通電極形成後に配向膜を形成し、その後にセンサ電極を形成する。このとき、センサ電極を共通電極にすることで、配向膜にピンホールがあったり、センサ電極形成の際にダメージがあったりと、配向膜が完全な絶縁膜でなかったとしても、接触する電極も共通電極となるため、センサ電極としての機能（位置検出）または、表示としての共通電極の機能（画質）に影響がない。そのため、タッチパネル機能を持つために、センサ電極形成というプロセス追加になるが、プロセス選択の幅の広がり、さらには、歩留まりの面に与える影響が少なくて済む。
【００５５】
ところで、抵抗膜式のタッチパネルを表示パネルに外付けする場合、タッチパネルの有効検出領域の外で、有効検出領域内の接触に応じて変化した４点の電流値を読み取り、抵抗値の変化で有効検出領域内の接触位置を検出する。そのため、この読み取った４点の電流値により検出される位置は１点となる。
【００５６】
これに対し、本願の第１実施形態では、タッチパネルの機能を表示装置内に有し、しかも、接触電極を信号線と電気的につなげ、センサ電極との接触による電位の変化を読み出している。
このため、どの画素で接触が生じているかが認識でき、位置検出精度が、上記外付けの抵抗膜式タッチパネルより高いという利点がある。また、第１実施形態では、画素ごとに接触が生じているかが分かるので、２点以上の接触検出が可能である。この点、上記外付けの抵抗膜式タッチパネルでは２箇所以上の検出は難しい。
【００５７】
第１実施形態では、さらに強く表示面が外部から押されると、１画素程度の接触だったものが、例えば１０画素以上の広い範囲で接触と判定される。つまり、第１実施形態では、画素ごとの検出が可能なことから、接触面積の検出、あるいは、押圧力に応じた重量認識が可能となる。どうような理由から、点字パターンを表示面に押し付けた場合など、外圧を受ける範囲が形状を有する場合でも、その形状が認識できる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、最小で画素単位の解像度を得ることができ、その分、検出感度が高いだけでなく、さらに多点認識、形状認識、重量認識等が可能となり、外付けのタッチパネルとは異なる高機能を有するディスプレイ装置を提供できる。
【００５９】
《第２実施形態》
図１０は、ＦＦＳモードの液晶表示装置の概略的な断面図である。
共通電極２２２が、カラーフィルタ層２２０側はなく、カラーフィルタ基板２０１側に形成されていること、画素電極２１０が、共通電極２２２からの電界作用が液晶層２０３に及ぶように、短冊状にパターンニングされているとう点が、第１実施形態と大きく異なる。
他の構成は、ほぼ第１実施形態と同様であり、第１配向膜２２３上にセンサ電極２２４が形成されている特徴は共通する。
よって、第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００６０】
＜変形例１＞
第１配向膜２２３上のセンサ電極２２４上は、液晶がきちんと配向しないので、開口部に設置すると画質の低下が見られるため、センサ電極２２４の配置は非開口部が望ましい。遮光部としてアレイ基板側に設けられた側の走査線や信号線２０９に隠れるようにセンサ電極２２４を配置しても良い。
ただし、センサ電極２２４は対向基板（カラーフィルタ基板２０１）側に設置しているので、セル合わせマージンの必要がないカラーフィルタ基板２０１側のブラックマトリクスで隠すのが開口率を考慮すると望ましい。そこで、センサ電極２２４は光学特性には寄与しないので、モリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属電極、ブラックマトリクスとして用いられる酸化クロム、導電性ブラックレジストなどを用いると、センサ電極２２４は遮光層を兼ねることができる。この際、工程の簡略化という効果、および、アライメント精度を加味する必要がないので、高開口率が実現できるという利点がある。
【００６１】
＜変形例２＞
画素電極２１０（画素電極２１０と兼用しない場合は、第２センサ電極）とセンサ電極２２４は、外圧が無いときは触れてはいけない。そのため、前述の高さ調整層２１１の高さで規定する画素電極２１０の突出端面の高さは通常、セルギャップ（液晶層２０３の定常（外圧ゼロ）時の厚さ）以下になる。つまり、セルギャップが狭い場合などに前述の第２配向膜２１２の“はじき”が、安定しない場合が生じる。ここで“はじき”とは、第２配向膜２１２の形成時に、配向膜の塗布とラビングの過程を経たときに、高さ調整層２１１の存在によって、第２配向膜２１２が画素電極２１０の突出端面に形成されない、あるいは、接触に影響しないほど薄くしか形成されないことを意味する。
そこで、図１１に示すように、カラーフィルタ基板２０１側のセンサ電極２２４を凹みに形成することで、画素電極２１０（または第２センサ電極）の突出端面の高さが、安定的に配向膜の“はじき”が安定して生じる高さの範囲に入ることが可能となる。
【００６２】
カラーフィルタ基板２０１側に凹部を形成する手法としては、平坦化膜２２１をポジレジストで形成し、露光量でその凹みを調整する方法が、もっとも制御がよい。また、カラーフィルタ層２２０の非フィルタ領域２２０Ｂを抜くことで段差を形成し、凹部の深さを調整することも可能である。そうすると、マスクを別途つくる必要や、別途工程を付加する必要なく、凹みが容易に作製できる利点がある。非フィルタ領域２２０Ｂを抜くことと、平坦化膜２２１にくぼみを形成することを併用してもよい。
【００６３】
＜変形例３＞
センサ電極２２４のパターンは、ラビング方向にほぼ平行な矩形やライン形状とする必要は必ずしもない。ラビング方向に長いパターン成分が、他の方向のパターン成分より多ければ、その差に応じた効果が得られる。
つまり、直交するｘベクトル、ｙベクトルにおいて、ラビング方向がｙ方向のとき、センサ電極はｙベクトルと平行に配置する。抵抗値などの関係や画素の形状がくの字になるなどセンサ電極２２４のパターンにｘベクトルと平行なパターン成分を含むときは、当該パターン成分が可能な限り少なくなるように配置する。つまり、ラビング方向以外のセンサ電極の方向ベクトルは、ラビングの方向ベクトルで、ａＸ＋ＡＹ，ｂＸ＋ＢＹ、ｃＸ＋ＣＹ、・・・・と表記できる。それに各々のセンサ電極の長さα、β、γ・・・・をかけたものは、(αａ＋βｂ＋γｃ＋・・・・)＜(αＡ＋βＢ＋γＣ＋・・・・)のような関係にある。
【００６４】
例えばラビング方向と直行方向のセンサ電極が必要な場合も、平行な方向の本数を多くし、直行成分がある方向は少なくするように配置することで、信頼性の高いものが得られる。
上記のようにラビング方向を適切にしても、パネルの最外周にバフカスが溜まる。そこで、有効画素より外ならば、その影響が無いので、有効画素から、遠いところでパターン端を形成するか、有効画素より細かくスリットを切って、バフカスを外周でトラップする構造など、有効端以降にパターンを切って有効画素外でバフカスが溜まる構造を作ることで、歩留まりの向上を図れる。
【００６５】
＜変形例４＞
第１および第２実施形態のように、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用すると、開口率（光透過領域の画素面積に占める割合）を大きくできて望ましい。
ただし、図１２（図７（Ｂ１）に相当)ように、センサのみを有する別の画素（斜線表示、実際には画素として機能しないので以下、「検出領域ＤＥＴ」とも言う）として別途、ＲＧＢの各画素と所定の配列、割合で設けてもよい。この場合、センサのみを有する画素（検出領域ＤＥＴ）に信号線２０９、走査線（ゲート電極線）が適宜接続されている。このように第２センサ電極を画素電極２１０と兼用しない場合は、透明電極材料とする必要がない。よって、第２センサ電極を、導電体（導電有機材料・金属）で形成するとよい。これにより第２センサ電極が遮光帯として働きる。この遮光帯は、半透過型液晶表示装置では、画素ごとの反射電極の代替物として利用可能である。この場合、無駄な領域の発生抑制や工程の削減が可能となる。遮光帯の影となる領域に周辺画素のトランジスタを集約して配置するとＴＦＴ膜の光リーク電流を低減することができる。
【００６６】
＜変形例５＞
上述した変形例４では、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用しないために、画素ＰＩＸと検出領域ＤＥＴとを領域上で分けて形成している。
これに対し、変形例５では、画素ＰＩＸ内に接触検出の機能を持たせるが、画素電極２１０を第２センサ電極と兼用しないようにする場合の画素パターン例を説明する。
【００６７】
図１３は、変形例５に関する画素の平面図である。
図１３に図解する変形例５に関わる画素ＰＩＸは、ゲート電極２０４、信号線２０９、画素電極２１０、および、ゲート電極２０４がＴＦＴ層と交差する箇所に形成されているトランジスタＴｒを有することは、図３に図解する画素と共通する。
図１３に図解する画素ＰＩＸは、さらに、新たな構成として、検出線２１３、検出ゲート線２１４、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のＴＦＴ層２１５、第２センサ電極２１６が追加されている。
【００６８】
検出ゲート線２１４は、ゲート電極２０４と同様にモリブデン等の高融点金属から形成され、ゲート電極２０４と平行に配線されている。
ＴＦＴ層２１５はトランジスタＴｒのＴＦＴ層２０６と同じ材料から同時に形成される。ＴＦＴ層２０６には不純物が導入されてソース領域やドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ層２１５と検出ゲート線２１４との交差部分に検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）が形成されている。検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のソースとドレインの一方が、信号線２０９と並行に配線されている検出線２１３に接続されている。また、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のソースとドレインの他方が第２センサ電極２１６に接続されている。第２センサ電極２１６は、透明電極材料からなる画素電極２１０とは別に形成されている。よって、第２センサ電極２１６を、信号線２０９、検出線２１３と同一材料から同時に形成することができる。第２センサ電極２１６は、その下地に予め形成されている高さ調整層２１１と一部重ねられている。このため、高さ調整層２１１により位置が高くなった第２センサ電極２１６部分が、（第１）センサ電極２２４と接触可能となっている。なお、センサ電極２２４は、図１３には図示していないが、図３と同様、検出ゲート線２１４と平行に配置することが可能である。
【００６９】
図１４に、画素電極２１０と第２センサ電極とを兼用しない場合の画素ＰＩＸの等価回路図を示す。
トランジスタＴｒのソースとドレインの一方が画素電極２１０に接続され、ソースとドレインの他方が信号線２０９に接続されている。
トランジスタＴｒのゲートはゲート電極２０４に接続されている。垂直駆動回路（Ｖ−ＤＲＶ）３からゲート電極２０４を介してゲート電圧Ｖgateが供給される。トランジスタＴｒはゲート電圧Ｖgateの電位によって制御される。
共通電極２２２とセンサ電極２２４は、共通電圧Ｖｃｏｍの供給線（Ｖｃｏｍ配線）に接続されている。
信号線２０９は、スイッチＳＷを介して読み出し回路２と書き込み回路３０１とに接続されている。
【００７０】
以上の構成と動作は図４と同様であるが、図１４では、垂直駆動回路（Ｖ−ＤＲＶ）３が駆動する制御線として、検出ゲート線２１４が設けられている。検出ゲート線２１４は、検出トランジスタＴｒ（ＤＥＴ）のゲートに接続されている。また、スイッチＳＷとは別の検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）が読み出し回路２と書き込み回路３０１に接続されている。検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）は、書き込み時に書き込み回路３０１を検出線２１３に接続することと、読み出し時に読み出し回路２を検出線２１３に接続することを差動的に（「同時にオンすることはない」との意味）行う。
【００７１】
図１４の構成において、図６に示す波形図を用いて既に説明した動作はほぼ同じである。ただし、図６（Ｄ）のライト信号（Ｗｒｉｔｅ）、図６（Ｅ）のリード信号（Ｒｅａｄ）は、図１４の検出スイッチＳＷ（ＤＥＴ）を制御する信号である。一方、信号線２０９から位置検出のための読み出しを行わない場合、図１４に示すスイッチＳＷは省略して、信号線２０９を直に書き込み回路３０１に接続してもよい。
【００７２】
また、図１４は、＜変形例４＞の等価回路と考えてもよい。この場合、図１４は、図１２との対応では、隣接する画素ＰＩＸ（Ｂ表示の画素）と検出領域ＤＥＴとの等価回路を示す。
【００７３】
＜変形例６＞
図１５に、変形例６に関わるセンサ電極の構成図を示す。
アレイ基板側の第２センサ電極２１６Ａは、画素電極と兼用しない場合、変形例５のように画素ごとに孤立したパターンでなく、図１５（Ａ）に示すように、平行ライン状に形成することができる。この場合、対向基板側の第１センサ電極２２４Ａは、平行ライン状の第２センサ電極２１６Ａと直交する向きの平行ライン状に形成する。
第２センサ電極２１６Ａと第１センサ電極２２４Ａのピッチは、図１５（Ｂ）に示すように、画素ごとに交点が形成されるような狭ピッチが望ましい。
【００７４】
検出の仕方は、以下のごとくである。
第１センサ電極２２４Ａの平行ライン方向に電圧を印加して、第２センサ電極２１６Ａの電位を検出する。ある点で接触が発生していると、第１センサ電極２２４Ａにおいて接触位置に応じたライン抵抗の分圧が生じ、この分圧の値が第２センサ電極２１６Ａの電位を決定する。よって、第２センサ電極２１６Ａの電位から接触位置のＸ座標が検出できる。
同様に、第２センサ電極２１６Ａの平行ライン方向に電圧を印加して、第１センサ電極２２４Ａの電位を検出する。ある点で接触が発生していると、第２センサ電極２１６Ａにおいて接触位置に応じたライン抵抗の分圧が生じ、この分圧の値が第１センサ電極２２４Ａの電位を決定する。よって、接触位置のＹ座標が検出できる。
【００７５】
図１５では、第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａそれぞれにおいて、平行ライン部分を外枠で接続して同電位としている。
この外枠を省いて、第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａの各平行ラインを分離して、どの平行ライン同士が接触しているかを電気的に検出してもよい。
第１センサ電極２２４Ａ、第２センサ電極２１６Ａの各平行ライン部分は、図１５（Ｂ）のように、画素電極２１０の周囲のゲート電極２０４や信号線２０９と重なる遮光領域に配置すると光の利用効率を損ねないため好ましい。
【００７６】
＜変形例７＞
上述した第１および第２実施形態と、変形例１〜６は、２つ以上任意の組み合わせで実施することが可能である。
変形例７は、第１,第２実施形態の１つ、第１,第２実施形態の１つに変形例１〜６の何れかを組み合わせたもの、または、実施形態と変形例の２つ以上の任意の組み合わせに対して、さらに加重的に適用可能な変形例である。
ここでは、最も単純な第１実施形態に変形例７を単独で組み合わせた場合を例示する。
【００７７】
図１６は、変形例７の断面構成図である。
図１６において図１と共通する構成は同一符号を付している。図１６に示す構成は、図１と比較すると、カラーフィルタ基板２０１が背面側（バックライト側）に位置し、ＴＦＴアレイ基板２０２が表示面側に位置することで表裏面が反転している。ユーザは指等で表示面側をタッチするので、その外力によってＴＦＴアレイ基板２０２が撓み、ＴＦＴアレイ基板２０２側に形成されている画素電極２１０が、カラーフィルタ基板２０１側に形成されているセンサ電極２２４に近づいて接触する。
ＴＦＴ層に応力がかかることは望ましくないが、セルギャップ（液晶層２０３の厚さ）が小さい場合は、応力も小さいため、このような反転構造でも接触検出が可能である。
【００７８】
＜変形例８＞
上述した第１,第２実施形態、および、変形例１〜７は読み出し回路が、第１センサ電極と第２センサ電極の接触を検出することを前提としたが、接触でなく、近づくことによる容量変化を検出してもよい。
よって、本発明では、読み出し回路は「第１センサ電極と第２センサ電極（画素電極が兼用されている場合は画素電極）との電気的な変化を読み出す。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。この断面は、図３のＡ−Ａ線に沿ったものである。
【図２】第１実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な他の断面図である。この断面は、図３のＢ−Ｂ線に沿ったものである。
【図３】第１実施形態の透過型液晶表示装置が有する画素の一部を示す概略的な平面図である。
【図４】第１実施形態の画素の等価回路を、タッチ検出やデータ書き込みのための回路とともに示す図である。
【図５】指で押されたときにセンサ電極同士が接触する様子を模式的に示す断面図である。
【図６】配線の電圧や信号波形を示すタイミングチャートである。
【図７】液晶パネル全体でセンサ電極とその枠部分を示す平面図と、その一部拡大図である。
【図８】第１実施形態の製造方法の特徴部分を示す工程フロー図である。
【図９】ラビング方向とセンサ電極パターンとの好ましい関係を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態の透過型液晶表示装置の概略的な断面図である。
【図１１】変形例３に関わり、凹部が形成された図２に対応する断面図である。
【図１２】変形例４に関わる、４つの画素ユニットと２つの検出領域との配置説明図である。
【図１３】変形例５に関わる画素の平面図である。
【図１４】変形例４と５に関わる画素の等価回路図と周辺回路の一部を示す図である。
【図１５】変形例６に関わるセンサ電極の構成図である。
【図１６】変形例７の断面構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２…読み出し回路、３…垂直駆動回路、１００,１００Ａ…液晶表示装置、２００…液晶パネル、２００Ａ…有効画素領域、２０１…カラーフィルタ基板、２０２…ＴＦＴアレイ基板、２０３…液晶層、２０４…ゲート電極、２０６…ＴＦＴ層、２０９…信号線、２１０…画素電極、２１１…高さ調整層、２１２…第２配向膜、２１３…検出線、２１４…検出ゲート線、２１５…ＴＦＴ層、２１６,２１６Ａ…第２センサ電極、２２０…カラーフィルタ層、２２３…第１配向膜、２２４,２２４Ａ…センサ電極、３０１…書き込み回路、ＰＩＸ…画素、ＤＥＴ…検出領域、ＳＷ…スイッチ、ＳＷ（ＤＥＴ）…検出スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面側の第１基板と、
背面側の第２基板と、
前記第１および第２基板間に形成されている液晶層と、
前記第１および第２基板の一方の基板に形成され、前記液晶層に接する配向膜と、
前記配向膜の前記液晶層に接する面に形成されている第１センサ電極と、
前記第１および第２基板の他方の基板側に形成され、前記表示面側から前記第１基板が押されたときに前記第１センサ電極と接触または接近する第２センサ電極と、
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記複数の画素の各々が遮光領域と光透過領域とを有し、
前記第１センサ電極が前記遮光領域に形成されている
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記複数の画素で共通な共通電極が形成され、
前記第１センサ電極は前記共通電極と電気的に接続されている
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記他方の基板に高さ調整層が形成され、
前記高さ調整層と一部重なって前記第２センサ電極が形成され、
前記第２センサ電極上に他方基板側配向膜が形成され、
前記高さ調整層が前記液晶層の厚さ方向に所定の高さを有することによって、当該高さ調整層の突出端面に接する領域で、前記他方側配向膜が前記第２センサ電極上に形成されない、あるいは、前記他方基板側配向膜の前記第２センサ電極上に接する部分が周囲の他の部分より薄い
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記高さ調整層が遮光材料から形成されている
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記一方の基板は、前記配向膜が形成される面の一部に凹部を有し、
前記凹部内に、当該凹部の内外に連続する前記配向膜と、当該凹部内に形成されている前記第１センサ電極とが積層されている
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記一方の基板と前記配向膜との間に、光透過部に対応してカラーフィルタ層が形成され、
前記凹部は、前記カラーフィルタ層が形成されていない部分で隣接するカラーフィルタ層のエッジ形状を反映して形成されている
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１センサ電極の、前記矩形状またはライン状の形状を有する部分は、有効画素領域の外で互いに電気的に接続されている
請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記第２センサ電極は、前記画素電極を兼用して画素ごとに設けられ、
前記信号線は、前記複数の画素のマトリクス配置において画素列ごとに配置され、
複数の前記信号線に接続された回路であって、前記第１センサ電極と前記画素電極との間の電気的な変化を読み出す読み出し回路を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
複数の画素に１つの割合で前記平面内に検出領域が配置され、
前記検出領域が、
前記第２センサ電極と、
前記第２センサ電極が前記第１センサ電極と接触または接近したときの電気的な変化を出力するための検出線と、
を含む
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタと、前記第２センサ電極と、前記第２センサ電極が前記第１センサ電極と接触または接近したときの電気的な変化を出力するための検出線と、当該検出線と前記第２センサ電極との接続を制御する検出トランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分されている
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有し、
前記第２センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で前記一方の方向と直交する他方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有し、
前記第１センサ電極に対し矩形またはラインの長手方向に電圧を印加したときに、前記第２センサ電極の電位変化を検出し、前記第２センサ電極に対し矩形またはラインの長手方向に電圧を印加したときに、前記第１センサ電極の電位変化を検出し、当該２回の検出における電位変化から、前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とが接触または接近した箇所を検出する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
第１基板に所定の機能膜を形成する第１ステップと、
第２基板に所定の機能膜を形成する第２ステップと、
前記第１基板を表示面側に、前記第２基板を背面側に配置してパネルフレームに固定し、前記第１および第２基板間に液晶を注入して封止する第３ステップと、
を含み、
前記第２ステップが、前記第２基板の一部の領域に第２センサ電極を形成するステップを含み、
前記第１ステップが、
前記第１基板に配向膜を形成するステップと、
前記配向膜上の一部の領域であって、前記第３ステップで形成される前記液晶の層を介して前記第２センサ電極と対向する位置に、第１センサ電極を形成するステップと、
前記第１センサ電極を形成した状態で、前記配向膜を一方向にラビングするステップと、
を含む
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１センサ電極を形成するステップでは、前記ラビングの方向に長い矩形状またはライン状の形状を少なくとも有効画素領域内で有するパターンとなるように前記第１センサ電極を形成する
請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】
表示面側の第１基板と、
背面側の第２基板と、
前記第１および第２基板間に形成されている液晶層と、
前記第１および第２基板の一方の基板に形成され、前記液晶層に接する配向膜と、
前記配向膜の前記液晶層に接する面に形成されている第１センサ電極と、
前記第１および第２基板の他方の基板側に形成され、前記表示面側から前記第１基板が押されたときに前記第１センサ電極と接触または接近する第２センサ電極と、
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記複数の画素の各々が遮光領域と光透過領域とを有し、
前記第１センサ電極が前記遮光領域に形成されている
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記複数の画素で共通な共通電極が形成され、
前記第１センサ電極は前記共通電極と電気的に接続されている
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記他方の基板に高さ調整層が形成され、
前記高さ調整層と一部重なって前記第２センサ電極が形成され、
前記第２センサ電極上に他方基板側配向膜が形成され、
前記高さ調整層が前記液晶層の厚さ方向に所定の高さを有することによって、当該高さ調整層の突出端面に接する領域で、前記他方側配向膜が前記第２センサ電極上に形成されない、あるいは、前記他方基板側配向膜の前記第２センサ電極上に接する部分が周囲の他の部分より薄い
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記高さ調整層が遮光材料から形成されている
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記一方の基板は、前記配向膜が形成される面の一部に凹部を有し、
前記凹部内に、当該凹部の内外に連続する前記配向膜と、当該凹部内に形成されている前記第１センサ電極とが積層されている
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記一方の基板と前記配向膜との間に、光透過部に対応してカラーフィルタ層が形成され、
前記凹部は、前記カラーフィルタ層が形成されていない部分で隣接するカラーフィルタ層のエッジ形状を反映して形成されている
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１センサ電極の、前記矩形状またはライン状の形状を有する部分は、有効画素領域の外で互いに電気的に接続されている
請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
前記第２センサ電極は、前記画素電極を兼用して画素ごとに設けられ、
前記信号線は、前記複数の画素のマトリクス配置において画素列ごとに配置され、
複数の前記信号線に接続された回路であって、前記第１センサ電極と前記画素電極との間の電気的な変化を読み出す読み出し回路を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分され、
複数の画素に１つの割合で前記平面内に検出領域が配置され、
前記検出領域が、
前記第２センサ電極と、
前記第２センサ電極が前記第１センサ電極と接触または接近したときの電気的な変化を出力するための検出線と、
を含む
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層に局部的に異なる電界をかけることが可能にマトリクス配置された複数の画素電極と、画素電極ごとの印加電圧をマトリクス駆動するための配線群と、当該配線群内の信号線と前記画素電極との接続を制御するトランジスタと、前記第２センサ電極と、前記第２センサ電極が前記第１センサ電極と接触または接近したときの電気的な変化を出力するための検出線と、当該検出線と前記第２センサ電極との接続を制御する検出トランジスタとが、前記他方の基板に形成されることによって、前記表示面からみた平面が複数の画素で区分されている
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で一方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有し、
前記第２センサ電極は、前記表示面側から見た平面パターンが、少なくとも有効画素領域内で前記一方の方向と直交する他方の方向に長い矩形状またはライン状の形状を有し、
前記第１センサ電極に対し矩形またはラインの長手方向に電圧を印加したときに、前記第２センサ電極の電位変化を検出し、前記第２センサ電極に対し矩形またはラインの長手方向に電圧を印加したときに、前記第１センサ電極の電位変化を検出し、当該２回の検出における電位変化から、前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とが接触または接近した箇所を検出する
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
第１基板に所定の機能膜を形成する第１ステップと、
第２基板に所定の機能膜を形成する第２ステップと、
前記第１基板を表示面側に、前記第２基板を背面側に配置してパネルフレームに固定し、前記第１および第２基板間に液晶を注入して封止する第３ステップと、
を含み、
前記第２ステップが、前記第２基板の一部の領域に第２センサ電極を形成するステップを含み、
前記第１ステップが、
前記第１基板に配向膜を形成するステップと、
前記配向膜上の一部の領域であって、前記第３ステップで形成される前記液晶の層を介して前記第２センサ電極と対向する位置に、第１センサ電極を形成するステップと、
前記第１センサ電極を形成した状態で、前記配向膜を一方向にラビングするステップと、
を含む
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１センサ電極を形成するステップでは、前記ラビングの方向に長い矩形状またはライン状の形状を少なくとも有効画素領域内で有するパターンとなるように前記第１センサ電極を形成する
請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−３９３８０（Ｐ２０１０−３９３８０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４５９３（Ｐ２００８−２０４５９３）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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