带触摸屏的显示装置的制作方法

专利名称：带触摸屏的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及带触摸屏的显示装置，尤其涉及适用于具有静电电容 耦合方式的触摸屏的带触摸屏的显示装置的有效技术。
背景技术：
近年来，随着移动设备的普及，支持"方便宜人，，的图形用户界 面的触摸屏技术日益重要起来。
作为该触摸屏技术，已知有静电电容耦合方式的触摸屏，作为该
静电电容耦合方式的触摸屏，日本特表2003-511799号公报公开了检 测观察者的手指触摸的触摸位置的触摸屏。
该特表2003-511799号公才艮记载的触摸屏检测X方向的电极与Y 方向的电极的耦合电容，从而检测观察者触摸的位置坐标。

发明内容
静电电容耦合方式的触摸屏具有沿第一方向(例如Y方向)延 伸且在与上述第一方向交叉的第二方向(例如X方向)上并排设置的 多个X电极、以及与该X电极交叉且沿上述第二方向延伸并在上述第 一方向上并排设置的多个Y电极。把这样的触摸屏称为X-Y方式触摸 屏。
在X-Y方式触摸屏中，多个X电极和多个Y电极在衬底上隔着 层间绝缘膜层叠。这些X电极和Y电极由例如ITO (氧化铟锡)等的 透明性导电材料形成。
在现有技术的X-Y方式触摸屏中，未用手指等接触的通常状态下 的一行电极的电容由与相邻电极之间的电极间电容、在与垂直的电极 的交叉部上形成的交叉部电容、以及与在触摸屏下配置的显示装置之
4间的对地电容构成。
作为触摸屏的检测灵敏度的指标，使用手指等接触时的电容变化
和背景噪声的比(以下用S/N比表示)。为了提高检测灵敏度即S/N 比，必须增加信号或减小噪声。
信号水平与在接触触摸屏的手指等和电极之间形成的电容成正
比。而关于背景噪声，位于正上方的触摸屏的电极把显示装置为了进 行显示而产生的信号电压的变化作为噪声检测出来。于是， 一行电极 上的电极面积之和越大，则对地电容越大，所以容易检测噪声。
与显示装置重叠地使用的触摸屏的外形与显示装置的形状大致 相同。显示装置一般是长方形， 一般情况下X方向或Y方向中的某一 个更长。
在现有技术中，X方向和Y方向各自的一行上的个别电极是相等 的尺寸，但X方向电极和Y方向电极的一行的长度不同或个别电极数 不同。由此，在X方向和Y方向上一行的电容不同。例如，在纵长的 触摸屏的情况下，与Y方向平行地配置的X电极的一行大小的电容比 与X方向平行地配置的Y电极的一行大小的电容大。 因此，在X方向和Y方向上一行电极上的电容不同的现有技术 的触摸屏中，在X方向和Y方向上噪声强度不同。即，在现有技术的 触4莫屏中，在X方向和Y方向上S/N比不同。
因此，在现有技术的触摸屏中，存在由于S/N比不同，作为整个 触摸屏的检测灵敏度由较低的那个s/N比决定的问题。
本发明正是为了解决上述现有技术的问题而提出的，本发明的目 的在于提供具有S/N比大、检测灵敏度高的触摸屏的带触摸屏的显示 装置。
本发明的上述和其它的目的和新颖特征，通过本发明的详述和附 图能够更清楚地理解。
本发明人发现，现有技术触摸屏的X电极、Y电极的噪声强度比 与电极电容比即电极数比大致相等。
本发明正是基于上述认识而完成的，通过把与触摸屏的输入用区域的长边并列的电极上的一个一个的个别电极的面积缩小，并使与垂 直的另一个电极的个别电极的面积的比值成为从沿长边方向并列的电
极数与沿短边方向并列的电极数的比减少不大于10%得到的值，使一
行上的电容大致相等，在因面积缩小而空出的部分上配置浮置电极
(dummy electrode,伪电极)，实现了上述的目的。
即，如果简单地说明本申请中公开的发明中的代表性方案的概 要，则如下所述。
(1) 、 一种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和与上述显示屏 重叠地形成的静电电容耦合方式的触摸屏，其特征在于上述触摸屏 具有多个X电极、以及与上述X电极交叉的多个Y电极，上述X 电极和上述Y电极具有相互重合的交叉部、以及在两个交叉部之间 形成的电极部，上述X电极和上述Y电极中的一方的电极的电极部的 面积比另一方的电极的电极部的面积小，以使得上述X电极和上述Y 电极的一行大小的电容相等。
(2) 、 一种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和接合到上述显 示屏上的静电电容耦合方式的触摸屏，其特征在于上述触摸屏具有 多个X电极、以及与上迷X电极交叉的多个Y电极，上述显示屏具 有长边和短边，上述X电极和上述Y电极具有相互重合的交叉部、以 及与形成在2个交叉部之间且比上述交叉部的宽度更宽的个别电极， 上述X电极沿上述长边形成，上述Y电极沿上述短边形成，上述X 电极的个别电极比上述Y电极的个别电极面积小。
(3) 、 一种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和在上迷显示屏 上设置的静电电容耦合方式的触摸屏，其特征在于上述触摸屏具有 多个X电极、以及与上述X电极交叉的多个Y电极，上述X电极和 上迷Y电极具有相互重叠的交叉部、以及在两个交叉部之间形成且 宽度比上述交叉部宽的个别电极，上述X电极具有n个上述个别电极， 上述Y电极具有m个上述个别电极，上述X电极的个别电极的面积 与上述Y电极的个别电才及的面积的关系是m: n。
如果简单地说明由本申请中公开的发明中的代表性方案得到的效果，则如下所述。
根据本发明，可以提供具有S/N比大、检测灵敏度高的触摸屏的 带触摸屏的显示装置。


图l是示出本发明的实施例的带触摸屏的显示装置的概略构成的 平面图。
图2是示出沿图1的A-A'线的剖面结构的剖面图。 图3是示出本发明的实施例的静电电容耦合方式的触摸屏的电极 图案的平面图。
图4是示出在静电电容耦合方式的触摸屏中改变与纵方向平行地 配置的X电极行上的个别电极的面积时的S/N比变化的曲线图。
图5是示出本发明的实施例的触摸屏的工序1的B-B，部的剖面结 构的剖面图。
图6是示出本发明的实施例的触摸屏的工序2的B-B'部的剖面结 构的剖面图。
图7是示出本发明的实施例的触摸屏的工序3的B-B'部的剖面结 构的剖面图。
图8是示出本发明的实施例的触摸屏的工序4的B-B'部的剖面结 构的剖面图。
图9是示出本发明的实施例的触摸屏的工序1的C-C'部的剖面结 构的剖面图。
图IO是示出本发明的实施例的触摸屏的工序2的C-C'部的剖面 结构的剖面图。
图ll是示出本发明的实施例的触摸屏的工序3的C-C'部的剖面 结构的剖面图。
图12是示出本发明的实施例的触摸屏的工序4的C-C'部的剖面 结构的剖面图。
图13是用来说明观察者的手指接触本发明的实施例的触摸屏时
7的状态的图。
图14是用来说明本发明的实施例的触摸屏的输入位置的检测动 作的图。
图15是示出使用本发明的另一触摸屏的电极图案的平面图、 图16是示出沿图15的A-A'线的剖面结构的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
另外，在用来说明实施例的全部附图中，对具有相同功能的部件 赋予相同的附图标记，省略其重复说明。
在本实施例中，作为显示屏的一例使用液晶显示屏进行说明。但 作为显示屏，只要能够使用触摸屏就可以，并不仅限于液晶显示屏， 也可以使用采用有机发光二极管元件、表面传导型电子放射元件的显 示屏。
图l是示出本发明的实施例的带触摸屏的显示装置的概略构成的 平面图。图2是沿图1的A-A'线的剖面图。
本实施例的带触摸屏的显示装置300如图1和图2所示，包括 液晶显示屏600;在液晶显示屏600的观察者侧的面上配置的静电电 容耦合方式的触摸屏400;以及在液晶显示屏600的与观察者侧相反 一侧配置的背光源700。作为液晶显示屏600, ^^用例如IPS(面内切 换)方式、TN (扭曲向列)方式、VA (垂直取向)方式等的液晶显 示屏。
把两个相对置地配置的基片贴合起来而形成液晶显示屏600,在 两个基片的外侧i殳置偏振片601、 602。
另外，利用由树脂、粘接膜等构成的第一粘接材料501把液晶显 示屏600和触摸屏400接合起来。而且，在触摸屏400的外侧利用由 树脂、粘接膜等构成的第二粘接材料502贴合由丙烯酸类树脂构成的 前面保护板(也称为前窗)12。
在液晶显示屏600和偏振片601之间设置透明导电层603。该透明导电层603是为了屏蔽由液晶显示屏600产生的信号而形成的。在 液晶显示屏600上设置许多电极，以各种各样的定时在电极上施加电 压作为信号。
对于在静电电容耦合方式的触摸屏400上设置的电极，液晶显示 屏600上的电压变化成为噪声。因此，需要对液晶显示屏600电气屏 蔽而设置透明导电层603。从柔性印刷基片71等向透明导电层603供 给恒定电压，例如使其为接地电位，从而使透明导电层603发挥屏蔽 作用。
另外，为了抑制噪声的影响，希望透明导电层603具有与在触摸 屏400上i殳置的电极的薄膜电阻(sheet resistance,又称方块电阻) 值大致相等，即为150 200Q/口。已知透明导电层603的电阻值与晶粒 的大小有关系，但通过使形成透明导电层603时的热处理温度为200°C 以上，可以促进结晶化，使薄膜电阻值为150 200Q/口。
另外，也可以是电阻更低的透明导电层603。例如，通过使热处 理温度为450。C，充分地进行透明导电层603的结晶化，也可以使薄 膜电阻值为10 40n/口。屏蔽用的透明导电层603只要与在触摸屏400 上设置的电极相比电阻大致相等或更低，就能提高抑制噪声的效果。 另外，在IPS方式的液晶显示屏中，由于在液晶显示屏600和偏振片 601之间形成背面侧透明导电膜，所以也可以由该背面侧透明导电膜 兼作透明导电层603。
在液晶显示屏600的一边上i殳置驱动电路50，从该驱动电路50 向液晶显示屏内的各像素供给各种信号。为了从外部供给信号而使柔 性印刷基片72与液晶显示屏600的一边连接，通过该柔性印刷基片 72从外部向驱动电路50供给信号。
另外，柔性印刷基片71也与触摸屏400连接。在柔性印刷基片 71上搭载触摸屏控制电路60，由触摸屏控制电路60对输入位置的检 测等进行控制。
另外，在触摸屏400与驱动电路50之间配置间隔物30 。
图3是示出本实施例的触摸屏400的电极构成的平面图。图3中
9示出沿纵长方向使用触摸屏400的情形。另外，如上所述，与触摸屏 400重叠地使用的液晶显示屏600也同样地成为纵长形状。
作为透明基片使用玻璃基片5，在玻璃基片5的一个面上配置触 摸屏用电极(1， 2)、连接用端子7、以及从触摸屏用电极(1， 2) 到连接用端子7的布线6。另外，配置成垂直的两个触摸屏用电极(l, 2)的至少各交叉部用绝缘膜分离。
由透明导电膜形成触摸屏用电极(1， 2 ),把在纵方向(图中Y 方向)上延伸、在横方向(X方向)上并列的电极称为X电极1。把 与X电极1交叉地在横方向(X方向)上延伸、在纵方向(Y方向) 上并列地形成的电极称为Y电极2。本实施例的触摸屏400中，检测 这些X电极1和Y电极2的静电电容的变化，算出被触摸的位置。另 外，把用符号3表示的虛线内部的能检测的区域称为输入区域。
各X电极1、 Y电极2都在交叉部la和交叉部2a处宽度变窄， 而在^^皮两个交叉部la或交叉部2a夹着的电极部lb和电极部2b处宽 度变宽。该被交叉部la或交叉部2a夹着的电极部lb和电极部2b也 称为个别电极。
如图3所示，在本实施例中，与触摸屏400的Y电极2的个别电 极2b相比，X电极1的个别电极lb的宽度减小。即，与X电极1的 个别电极lb的数目和Y电极2的个别电极2b的数目的比对应地，缩 小X电极1的面积，使个别电极la与浮置电位的电极(伪电极)4分 离。
由此，使电极的面积沿着纵长形状而变大的X电极1的面积缩小， 其一行上的电容与Y电极2大致相等，由液晶显示屏600产生的信号 电压的变化导致的噪声在X电极1和Y电极2上成为相等。
如上所述，在液晶显示屏600上设置透明导电层603，抑制来自 液晶显示屏600的噪声的影响。但是，在液晶显示屏600中难以在高 温下形成透明导电层603，有时在液晶显示屏600中不能设置电阻足 够低的透明导电层603。另外，即使设置了透明导电层603，来自液晶 显示屏600的噪声的影响也往往会成为问题。图4是示出X电极1为6个、Y电极2为10个时，针对X对Y 的电极数比为60%的纵长形状的触摸屏400，改变与纵方向平行地配 置的X电极行上的个别电极lb的面积而试制时，评价S/N比得到的 结果的曲线图。图4中以个别电极lb与个别电极2b的面积比为横轴， 以S/N比为纵轴。
如果如图4所示，把个别电极lb分割而减小面积，形成浮置电 极4，则由于能够减小对地电容，所以能够降低噪声水平。另外，由 于在用手指等接触缩小了的X电极1时，同时接触相邻的浮置电极4 而通过电容耦合而起作用，所以信号水平降低的程度比面积缩小的程 度还小。
因此，得到的结果如图4所示，在面积比和电极数比相等时，S/N 比具有峰值。
在未配置浮置电极4时，相邻的X电极1和Y电极2之间的间 隔8增大。如上所述由透明导电膜形成X电极1和Y电极2，但在该 间隔8上形成绝缘膜和玻璃基片，成为无透明导电膜的区域。由于有 透明导电膜的部分和无透明导电膜的部分在透射率、反射率和反射光 的色度方面产生差别，所以用肉眼能看到间隔8，显示的图像的质量 下降。
我们的研究结果是，间隔8为30|am时看到薄薄的间隔，而为 20nm时几乎看不到，为10nm就看不到了。如果间隔8变窄则隔着浮 置电极4相邻的X电极1和Y电极2之间的电容增大。另外，通过使 间隔8变窄，工序中的异物附着等造成的图案形成异常导致X电极1 或Y电极2与浮置电极4之间发生短路的不良增加。
如果X电极1的个别电极lb与相邻的浮置电极4短路，则会产 生该X电极1的一行大小的对地电容增加，噪声增加，检测灵敏度下 降的问题。
为了降低发生短路时增加的电容，如图l所示把浮置电极4一分 为四。更细地分割时虽然发生短路不良的担心减少，但由于在该区域 上无透明导电膜的区域增加，所以有在相邻的电极之间产生透射率、反射率和色度的差别的担心。因此，如上所述，把浮置电极4一分为 四，相互间的电极间隔比30|um窄，成为20^m左右。
在本实施例中示出了与纵长的液晶显示装置重叠使用的情形，但 即使在与横长的液晶显示装置、或其它方式的图像显示装置重叠时， 本发明的效果也不变。而且，浮置电极4的分割数目也不限于是分成 4个。
下面，参照图5~图13说明本发明的实施例的触摸屏400的制造 方法。图5到图8示出沿图3的B-B'线的各工序阶段的剖面结构。同 样地，图9到图12示出沿图3的C-C'线的各工序阶段的剖面结构。
用图5和图9说明工序1。
在工序1中，在玻璃基片5上形成约15nm厚的第一 ITO (氧化
铟锡)膜14后，形成约200nm的银合金膜15。
然后，用光刻工序形成抗蚀剂图案，对银合金膜15进行构图。 然后，剥离除去抗蚀剂，用光刻工序形成抗蚀剂图案，对第一 ITO
膜14进行构图。
然后，剥离除去抗蚀剂，如图5和图9所示，形成构图了的ITO 膜14 (所谓Y电极2 )和银合金膜15 (所谓布线16 )。
由于银合金膜15不透明，为了避免被看到，从遮挡后来重叠的 液晶显示屏600的显示区域的部分除去，仅在周边布线6上形成。
然后，用图6和图IO说明工序2。
在工序2中，在形成了第一 ITO膜14和银合金膜15的图案的基 片上涂敷感光性的层间绝缘膜16，用光刻技术进行构图加工。希望层 间绝缘膜16是涂敷ljam以上的以Si02为主要成分的膜而得到的。
如图10所示，在周边部上设置接触孔17。另外，在为了与外部 驱动电路连接而使用的端子连接部处除去层间绝缘膜16的图案。
然后，用图7和图ll说明工序3。
在工序3中，形成约30nm厚的第二ITO膜18，用光刻工序形 成抗蚀剂图案，对第二ITO膜18进行构图。
然后，剥离除去抗蚀剂，如图7和图11所示，形成第二ITO膜
1218 (所谓X电极1)。
然后，用图8和图12说明工序4。
在工序4中，作为最上层保护膜19，在基片上再次涂敷与在工序 2中使用的绝缘膜相同的膜，用光刻工序形成图案。 通过以上工序形成触摸屏400。
下面，简单地说明本实施例的触摸屏400的输入位置的检测动作。
在本实施例中，从触摸屏控制电路60向X电极1和Y电极2依 次供给恒定电流，对X电极1或Y电极2充电，然后测定X电极1 或Y电极2的电压上升到预定的基准电压(Vref)为止的时间(T)。
例如，如图13所示，在观察者的手指等没有接触触摸屏400的 状态下，上述时间(T)是Ta。另一方面，如图14所示，在观察者的 手指35等接触了触摸屏400的状态下，由于在X电极1或Y电极2 的个别电极(lb， 2b)上附加了电容(C)，所以上述时间(T)是比 Ta的时间长的Tb (Ta<Tb)。
由于一般地，观察者的手指35比X电极1或Y电极2的个别电 极(lb, 2b)面积大，所以由X电极1或Y电极2的多个电极检测出 比时间Ta长的时间(例如时间Tb)。因此，基于检测出比时间Ta 长的时间的多个电极位置和该电极位置的时间(例如Tb)，利用质心 处理运算求出重心位置，作为输入位置。
另外，例如，对基本时钟(例如在液晶显示屏600中使用的点时 钟(CLK))进行计测，用该计测数检测上述时间(T)。
因此，本发明的第一方面所述的"X电极和Y电极的一行大小的 电容，，还意味着从触摸屏控制电路60看到的阻抗的电容分量。另夕卜， "X电极和Y电极的一行大小的电容相等"还意味着上述的时间(T) 或者上述的时间(T)内的点时钟(CLK)的计测数相等。
而且，"X电极和Y电极的一行大小的电容相等"意味着一行大 小的电容是"^殳计值的±10%以内的值。当然，"上述的时间(T)内的 点时钟(CLK)的计测数相等"意味着计测数是设计值的±10%以内 的计测数。另夕卜，本发明可以不受输入检测区域的形状、个别电极的形状限
制地使用。例如，如图15、图16所示，也可以是适用于在同一层形 成X电极1和Y电极2的触摸屏。
在该图15、图16所示的触摸屏中，X电极1的个别电极lb与Y 电极2的个别电极2b在同层的导电层中分离地形成，X电极1的交 叉部la与Y电极2的交叉部2a在不同的导电层中形成。
在图16中，Y电极2的交叉部2a在X电极1的交叉部la的上 层形成，与X电极1的交叉部la交叉。Y电极2的交叉部2a通过形 成在层间绝缘膜16中的接触孔36与Y电极2的个别电极2b连接。 另外，图16是示出沿图15的A-A'线的剖面结构的剖面图。
另外，在上述的实施例中描述了垂直的X方向和Y方向的电极， 但由于本发明以输入位置的检测用的电极行间的电容差的平均化为目 的，所以在倾斜交叉的或并排延伸的长度不同的电极间的电容调整中 也有效。
这样地，根据本实施例，作为图像信息、文字信息的显示装置用 的静电电容耦合方式的输入装置，可以生产检测灵敏度优良的触摸屏。
以上，基于上述实施例具体地说明了本发明人获得的发明，但当 然地，本发明不限于上述实施例，在不脱离其主要构思的范围内可以 进行种种变更。
权利要求
1.一种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和与上述显示屏重叠地形成的触摸屏，其特征在于上述触摸屏具有在同一方向上延伸的多个X电极、以及在与上述X电极不同的方向上延伸的多个Y电极，上述X电极和上述Y电极分别具有在上述X电极与上述Y电极相互重叠的部分上形成的多个交叉部、以及在上述多个交叉部之间形成的电极部，上述X电极和上述Y电极中的某一方的电极部的面积比另一方的电极部的面积小，以使得上述X电极和上述Y电极的一行大小的电容相等。
2. 如权利要求1所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于还 具有与上述面积较小的电极部接近的伪电极。
3. 如权利要求1所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于上 述X电极和上述Y电极中的任一方都由透明导电膜构成。
4. 如权利要求1所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于上 述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成。
5. 如权利要求l所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 上述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成。 上述伪电极由与上述面积较小的电极部同层地形成的透明导电膜构成。
6. —种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和接合到上述显示屏 上的触摸屏，其特征在于上述显示屏具有长边和短边，上述触摸屏具有多个X电极、以及与上述X电极交叉的多个Y电极，上述X电极沿上述长边形成， 上述Y电极沿上述短边形成，上述X电才及和上述Y电极具有相互重叠的交叉部、以及在两个交叉部之间形成且宽度比上述交叉部宽的个别电极，上述X电极的个别电极比上述Y电极的个别电极面积小。
7. 如权利要求6所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于与 上述X电极的个别电极接近地形成有伪电极。
8. 如权利要求6所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于上 述X电极和上述Y电极中的任一方都由透明导电膜构成。
9. 如权利要求6所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于上 述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成。
10. 如权利要求6所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 上述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成， 上述伪电极由与上述X电极同层的透明导电膜构成。
11. 一种带触摸屏的显示装置，具有显示屏和在上述显示屏上设 置的触摸屏，其特征在于上述触摸屏具有多个X电极、以及与上述X电极交叉的多个Y电极，上述X电极和上述Y电极具有相互重叠的交叉部、以及在两 个交叉部之间形成且宽度比上述交叉部宽的个别电极， 上述X电极具有n个上述个别电极， 上述Y电极具有m个上述个别电极，上述X电极的个别电极的面积与上述Y电极的个别电极的面积 的关系是m: n。
12. 如权利要求11所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 与上述X电极的个别电极接近地形成有被供给浮置电位的伪电极。
13. 如权利要求11所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 上述X电极和上述Y电极中的任一方都由透明导电膜构成。
14. 如权利要求11所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 上述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成。
15. 如权利要求ll所述的带触摸屏的显示装置，其特征在于 上述X电极和上述Y电极由夹着绝缘膜形成的透明导电膜构成， 上述伪电极由与上述X电极同层的透明导电膜构成。
全文摘要
提供一种具有S/N比大、检测灵敏度高的触摸屏的带触摸屏的显示装置。该带触摸屏的显示装置，具有显示屏和与上述显示屏重叠地形成的触摸屏，上述触摸屏具有多个X电极、以及与上述X电极交叉的多个Y电极，上述X电极和上述Y电极具有相互重叠的交叉部、以及在两个交叉部之间形成的电极部，上述X电极和上述Y电极中的一方的电极的电极部的面积比另一方的电极的电极部的面积小，以使得上述X电极和上述Y电极的一行大小的电容相等。
文档编号G06F3/044GK101620490SQ20091020314
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月30日
发明者阿武恒一 申请人:株式会社日立显示器