JP5912015B2 - タッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置に関する。

タッチスクリーンパネルは、映像表示装置などの画面に現れた指示内容を人の手または物体で選択し、ユーザの命令を入力できるようにした入力装置である。

このため、タッチスクリーンパネルは、映像表示装置の前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）に備えられ、人の手または物体に直接接触した接触位置を電気的信号に変換する。これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。

このようなタッチスクリーンパネルは、キーボードやマウスのように、映像表示装置に接続して動作する別の入力装置を代替できるため、その使用範囲が次第に拡大する傾向にある。

タッチスクリーンパネルを実現する方式としては、抵抗膜方式、光検出方式及び静電容量方式などが知られている。このうち、静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、人の手または物体が接触したとき、導電性検出パターンが周辺の他の検出パターンまたは接地電極などと形成する静電容量の変化を検出することにより、接触位置を電気的信号に変換する。

このようなタッチスクリーンパネルは、一般的に、液晶表示装置、有機電界発光表示装置のような平板表示装置の外面に取り付けられて製品化される場合が多い。

しかしながら、このようにタッチスクリーンパネルの平板表示装置の外面に取り付けられた場合、タッチスクリーンパネルと平板表示装置との間の粘着層が必要であり、平板表示装置とは別途にタッチスクリーンパネルを形成する工程が要求されるため、工程時間及び工程費用が増加するという欠点がある。

また、従来の構造では、タッチスクリーンパネルが平板表示装置の外面に取り付けられることにより、平板表示装置の全厚が増加するという欠点がある。なお、先行特許文献としては、下記の特許文献１−３に示すような技術が知られている。

韓国特許出願公開第２００９−１９９０９号明細書 韓国特許出願公開第２０００−１６９２３号明細書 特開２００９−４４９５８号公報

本発明は、液晶表示装置に備えられた共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンを、それぞれタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なしに、タッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置を実現することを、その目的とする。

また、前記ブラックマトリクスパターン間のオープン領域に対して隣接するカラーフィルタパターンを重ねて形成することにより、前記オープン領域で発生する画質不良問題を克服するタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置を提供することを、他の目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明実施形態によるタッチスクリーンパネル内臓型液晶表示装置は、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む複数の画素が形成された第１基板と、前記画素電極に対応し、第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の共通電極パターンと、前記第１基板に対向して位置し、前記各画素に対応して配列されるカラーフィルタパターンが形成された第２基板と、前記カラーフィルタパターン間に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のブラックマトリクスパターンと、前記第１基板と前記第２基板との間に形成された液晶層とが備えられ、前記複数の共通電極パターン及び少なくとも１つ以上のブラックマトリクスパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極及び検出電極として用いられ、前記第１基板上に形成された前記共通電極パターンには、各画素の画素電極に対応する領域に少なくとも１つ以上のスリットが形成され、前記分離されて実現されたブラックマトリクスパターン間のオープン領域には、隣接する異なる色のカラーフィルタパターンが重なって形成される。

前記ブラックマトリクスパターンは、第１ブラックマトリクスパターンと、前記第１ブラックマトリクスパターン間に備えられるダミーブラックマトリクスパターンとに区分され、前記ダミーブラックマトリクスパターンは、フローティング状態に維持されるか、接地電圧（ＧＮＤ）が印加され得る。

また、前記複数の共通電極パターンにそれぞれ接続される電圧印加パッドと、前記第１ブラックマトリクスパターンにそれぞれ接続される電圧検出パッドとがさらに形成され、前記電圧印加パッド及び電圧検出パッドの少なくとも１つのパッドは、前記第２基板の下面に形成される。

また、前記第２基板の下面に形成されたパッドは、シール材により第１基板上に形成された金属パターンに電気的に接続される。

前記シール材は、導電性物質を含有し、前記導電性物質の両側面がそれぞれ前記パッド及び金属パターンに接触し、前記導電性物質を導電ボールで実現する。

また、前記金属パターンは、第１基板の一面に取り付けられる軟性印刷回路基板に電気的に接続される。

また、前記第１ブラックマトリクスパターンは、隣接するカラーフィルタパターン間に備えられ、前記第２方向に配列される各々のブラックマトリクスラインで実現され、前記少なくとも２以上の隣接するブラックマトリクスラインは同じ電圧印加パッドに接続され、１つの検出電極として動作することができる。

また、前記第１ブラックマトリクスパターンは、不透明導電性物質で実現され、ダミーブラックマトリクスパターンは、不透明導電性物質または不透明な有機材質で実現され、前記不透明導電性物質は、クロム（Ｃｒ）またはクロム酸化物（ＣｒＯｘ）からなり得る。

また、前記分離されて実現されたブラックマトリクスパターン間のオープン領域には、前記オープン領域と重なるように、非導電性有機材質で形成されたブラックマトリクスパターンが追加でさらに形成され得る。

また、前記複数の共通電極パターンは、第２基板上に形成され、前記複数の共通電極パターンと前記ブラックマトリクスパターンとの間に形成されたカラーフィルタパターンが誘電体としての役割を果たす。

また、前記複数の共通電極パターンと前記ブラックマトリクスパターンとの間に形成された液晶層が誘電体としての役割を果たす。

また、前記液晶表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記共通電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各共通電極パターンに順次に駆動信号が印加され、前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作する。

このような構成を有する本発明によれば、液晶表示装置内に形成された共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンを、それぞれタッチスクリーンパネルの電極として用いることにより、追加の工程なくタッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置を実現することができ、また、前記ブラックマトリクスパターン間のオープン領域に対して隣接するカラーフィルタパターンを重ねて形成することにより、前記オープン領域で発生する画質不良問題を克服できる。

本発明の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の一領域に関する断面図である。 図１に示す液晶表示装置の共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンの構造を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の一領域に関する断面図である。 図３における液晶表示装置の共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンの構造を示す斜視図である。 通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図である。 図５Ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。 指による接触条件における検出セルに関する断面図である。 図６Ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。 本発明の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の第２基板に関する平面図である。 図７の特定領域（ＩＩ−ＩＩ’）、すなわち、電圧検出パッドと第１基板の金属パターンとの電気的接続を示す断面図である。 本発明の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す図である。 本発明の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す図である。 本発明の他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す平面図である。 本発明の他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す平面図である。 本発明の他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状を示す平面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の一領域に関する断面図であり、図２は、図１における液晶表示装置の共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンの構造を示す斜視図である。

液晶表示装置は、液晶の光学的異方性と分極性質を利用して画像を実現する表示装置であって、前記液晶は、分子構造が細長く、配列に方向性を持つ光学的異方性と、電場内に置かれた場合にその大きさによって分子配列方向に変化する分極性質を帯びる。

液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向する面にそれぞれ画素電極と共通電極が形成された第１基板（アレイ基板）と、第２基板（カラーフィルタ基板）とを貼り合わせて構成された液晶パネルを必須構成要素とし、これら電極間の電場の変化により液晶分子の配列方向を人為的に調整し、このとき変化する光の透過率を利用して様々な画像を表示する非発光素子である。

図１に示す実施形態を参照すると、液晶表示装置１は、液晶層９０を挟んでアレイ基板としての第１基板１１と、カラーフィルタ基板としての第２基板６１とが対面して貼り合わされた構成を有するが、このうち、下部の第１基板１１は、上面に縦横に交差配列される複数のゲート配線（図示せず）とデータ配線３０とを含み、前記ゲート配線とデータ配線との交差地点には薄膜トランジスタＴｒが備えられ、各画素領域Ｐに形成された画素電極５０と一対一対応で接続されている。

前記薄膜トランジスタＴｒは、前記ゲート配線（図示せず）に接続されるゲート電極１５と、ソース／ドレイン電極３３、３５と、前記ゲート電極１５とソース／ドレイン電極３３、３５との間に形成される半導体層２３とから構成される。ここで、前記半導体層２３は、アクティブ層２３ａと、オームコンタクト層２３ｂとを含む。

また、前記ゲート電極１５の上部にはゲート絶縁膜２０が形成され、ソース／ドレイン電極３３、３５の上部には保護層４０が形成されており、前記保護層４０は、ドレイン電極３５を露出するコンタクトホール４３が備えられる。

また、前記保護層４０の上部には前記画素電極５０が形成されており、前記コンタクトホール４３を介して前記ドレイン電極３３に接続される。

また、前記第１基板１１に対向する上部の第２基板６１は、その背面に、前記ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタなどの非表示領域を遮るように、各画素領域Ｐを取り囲む格子状のブラックマトリクス６３と、前記ブラックマトリクス６３の内部において、各画素領域Ｐに対応して順次に繰り返し配列された赤色、緑色、青色のカラーフィルタパターン６６ａ、６６ｂ、６６ｃと、前記赤色、緑色、青色のカラーフィルタパターン６６ａ、６６ｂ、６６ｃの下部に透明導電性物質により透明な共通電極７０とが形成されている。

ここで、赤色、緑色、青色のカラーフィルタパターン６６ａ、６６ｂ、６６ｃと前記共通電極７０との間には、オーバーコート層（図示せず）がさらに形成されてもよい。

また、前記共通電極７０は、液晶表示装置の駆動方式（例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＰＬＳ（Ｐｌａｎｅ Ｌｉｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式など）により、第２基板６１ではなく、第１基板１１上に形成されてもよい。これについては、下記の図３及び図４に示す実施形態を用いてより具体的に説明する。

図３は、本発明の他の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の一領域に関する断面図であり、図４は、図３における液晶表示装置の共通電極パターン及びブラックマトリクスパターンの構造を示す斜視図である。

図３、図４に示す実施形態は、前述した図１、図２に示す実施形態と比較して、共通電極が上部基板、すなわち、第２基板６１ではなく、第１基板１１上に形成されるという点で相違しており、このため、図１、図２に示す実施形態と同じ構成要素については同じ図面符号を付し、それに関する具体的な説明は省略する。

図３に示すように、これは、前記第１基板と第２基板との間に形成された液晶にフリンジ電界を印加して表示を行うＰＬＳ方式で駆動されるものであって、この駆動方式は、他の駆動方式に比べて高い開口率及び透過率を得ることができるという利点がある。

このため、図３に示すように、前記薄膜トランジスタＴｒ及び画素電極５０を含む第１基板１１の上面に絶縁層４５が形成され、前記絶縁層４５の上部に共通電極７０’が形成される。

前記共通電極７０’は、透明導電性物質で形成されるが、特に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されることが好ましく、これは、表示領域に形成された各画素領域Ｐに対応して配置される。

また、前記共通電極７０’は、図３に示すように、対応する各画素領域Ｐの画素電極５０とフリンジ電界を形成するために、内部に複数のスリット７１が形成される。ただし、図３には、各画素領域Ｐと３つのスリット７１が対応するように示されているが、これは、１つの実施形態に過ぎず、多様な変化が可能である。

以下、このような構造を有する液晶表示装置の画像表示動作を簡単に説明する。

まず、各画素領域Ｐに備えられた薄膜トランジスタＴｒのゲート電極１５にゲート信号が印加されると、前記アクティブ層２３ａが活性化され、これにより、前記ドレイン電極３５は、下部のアクティブ層２３ａを経て所定間隔離隔したソース電極３３を介して前記ソース電極３３に接続されたデータ配線３０から印加されるデータ信号を受信する。

このとき、前記ドイン電極３５は、コンタクトホール４３を介して画素電極５０に電気的に接続されるため、前記データ信号の電圧は画素電極５０に印加される。

これにより、前記画素電極５０に印加された電圧と、前記共通電極７０、７０’に印加された電圧との差に相当する電圧に対応して、それらの間の液晶分子の配列が調整されることにより、所定の画像が表示されるのである。

従来の一般的な液晶表示装置の場合、前記共通電極７０、７０’は、第２基板６１の下部全面または第１基板１１の上部全面に一体型に形成され、同じ電圧を受け、前記ブラックマトリクス６３は、フローティング状態であって電圧は印加されない。

これに対し、本発明の実施形態による液晶表示装置は、前記共通電極７０、７０’及びブラックマトリクス６３を、それぞれ分離された複数のパターンに形成し、これを相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式のタッチスクリーンパネルの電極として活用することを特徴とする。

例えば、図２、図４に示すように、前記共通電極７０、７０’を、第１方向（例えば、Ｘ軸方向）に所定間隔離隔して配列される複数のパターン７０ａ、７０ａ’で実現し、前記ブラックマトリクス６３を、前記第１方向と交差する第２方向（例えば、Ｙ軸方向）に所定間隔離隔して配列される複数のパターン６３ａで実現することができる。

前記ブラックマトリクス６３は、有色の導電性材質からなり、例えば、クロム（Ｃｒ）及び／またはクロム酸化物（ＣｒＯｘ）で形成可能である。

また、図２の実施形態の場合には、前記共通電極パターン７０ａとブラックマトリクスパターン６３ａとの間に形成されたカラーフィルタパターン６６が誘電体としての役割を果たすことができ、図４の実施形態の場合には、前記共通電極パターン７０ａ’とブラックマトリクスパターン６３ａとの間に形成された液晶層９０が誘電体としての役割を果たすことができる。

ただし、図４の実施形態の場合、ＰＬＳ方式の駆動を実現するために、前記共通電極パターン７０ａ’は、図示のように、各画素に対応する領域に対して複数のスリット７１が備えられている。

したがって、前記共通電極パターン７０ａ、７０ａ’は、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極として動作し、前記ブラックマトリクスパターン６３ａは、検出電極として動作するようになる。

このような駆動電極７０ａ及び検出電極６３ａの配列により互いに交差する地点に対しては、駆動電極と検出電極との間の相互静電容量Ｃ_Ｍが形成され、前記相互静電容量が形成された各交差点は、タッチ認識を実現する各々の検出セルとしての役割を果たす。

ここで、前記各検出セルで生成された相互静電容量は、前記各検出セルに接続された駆動電極７０ａ、７０ａ’に駆動信号が印加される場合、前記各検出セルに接続された検出電極６３ａにカップリングされた検出信号を発生させる。

また、前記各駆動電極７０ａ、７０ａ’には、１フレーム期間の間順次に駆動信号が印加されるため、前記駆動電極のいずれか１つの駆動電極に駆動信号が印加されると、その他の駆動電極は接地状態を維持する。

したがって、前記駆動信号が印加された駆動電極と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルには各々の相互静電容量が形成され、このような各検出セルに指などが接触した場合、これに対応する検出セルで静電容量の変化が発生し、これを検出できるようになるのである。

このような構成により、本発明の実施形態は、相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルが内蔵された液晶表示装置を実現することができる。

ただし、この場合、前記液晶表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記共通電極パターン７０ａ、７０ａ’に同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各々の共通電極パターン７０ａに順次に駆動信号が印加される。

このとき、前記第１フレームと第２フレームとは互いに重ならないように実現され、例えば、各フレームが順次交互に動作可能である。

以下、図５Ａ及び図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを用いて前記相互静電容量方式のタッチスクリーンパネルの動作についてより具体的に説明する。

図５Ａは、通常状態（タッチなし）の条件における検出セルに関する断面図であり、図５Ｂは、図５Ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。

ただし、図５Ａは、図２に示す斜視図の一領域（Ｉ−Ｉ’）に関する断面図である。

図５Ａに示すように、誘電体としてのカラーフィルタパターン６６により分離された駆動電極７０ａ及び検出電極６３ａ間の相互静電容量電界線２００が示されている。

前記駆動電極７０ａは、前述したように、互いに分離されて配列された共通電極パターンの１つであり、前記検出電極６３ａは、前記共通電極パターンと交差するブラックマトリクスパターンに相当する。

したがって、前記検出電極６３ａは、図示のように、第２基板６１の下面に形成されている。

このとき、前記駆動電極７０ａと検出電極６３ａとが交差する地点が検出セル１００であり、前記検出セル１００に対応して示すように、前記駆動電極７０ａと検出電極６３ａとの間に相互静電容量Ｃ_Ｍが形成される。

ただし、前記各検出セル１００で生成された相互静電容量Ｃ_Ｍは、前記各検出セルに接続される駆動電極７０ａに駆動信号が印加された場合に発生する。

すなわち、図５Ｂに示すように、前記各駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎには順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加され、前記駆動電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎのいずれかの１つの駆動電極に駆動信号が印加された場合、その他の駆動電極は接地状態を維持する。図５Ｂの場合、第１駆動電極Ｘ１に駆動信号が印加されることをその例とする。

したがって、前記駆動信号が印加された第１駆動電極Ｘ１と交差する複数の検出電極による複数の交差点、すなわち、検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量が形成される。これにより、前記駆動信号が印加される検出セルごとに、これらに接続された検出電極Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙｍに前記相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。

図６Ａは、指による接触条件における検出セルに関する断面図であり、図６Ｂは、図６Ａによる各検出セルに印加される駆動信号に応じた検出結果を概略的に示す図である。

図６Ａに示すように、指１５０が少なくとも１つの検出セル１００に接触すると、前記指１５０は、低インピーダンス物体であって検出電極６３ａから身体までＡＣ静電容量Ｃ_１を有する。身体は約２００ｐＦの接地に対する自己静電容量を有し、これは、前記Ｃ_１に比べて非常に大きい。

これにより、指１５０が接触して前記駆動電極７０ａと検出電極６３ａとの間の電界線２１０を遮断する場合、前記電界線は、指１５０と身体に内在する静電容量経路を通して接地に分岐され、その結果、前記図５Ａに示す通常状態での相互静電容量Ｃ_Ｍは、前記Ｃ_１だけ減少する（Ｃ_Ｍ１＝Ｃ_Ｍ−Ｃ_１）。

また、このような各検出セルにおける相互静電容量の変化は、結果として、前記検出セル１００に接続された検出電極６３ａに運ばれる電圧を変化させる。

すなわち、図６Ｂに示すように、各駆動ラインＸ１，Ｘ２，…，Ｘｎに順次に駆動信号（例えば、３Ｖの電圧）が印加されることにより、前記駆動信号が印加された第１駆動ラインＸ１と交差する複数の検出ラインによる複数の検出セルＳ１１，Ｓ１２，…Ｓ１ｍには各々の相互静電容量Ｃ_Ｍが形成されるが、指１５０により少なくとも１つの検出セル（例えば、Ｓ１２、Ｓ１ｍ）が接触した場合、前記相互静電容量が減少し（Ｃ_Ｍ１）、前記接触した検出セルＳ１２、Ｓ１ｍに接続された検出電極Ｙ２、Ｙｍには、前記減少した相互静電容量に対応する電圧（例えば、０．１Ｖ）が検出される。

ただし、前記第１駆動電極Ｘ１に接続されているが、指１５０による接触が行われていない他の検出セルは、そのまま既存の相互静電容量Ｃ_Ｍが維持されるため、これに接続された検出電極には以前と同じ電圧（例えば、０．３Ｖ）が検出される。

すなわち、前記検出電極に印加される電圧の差により正確なタッチ位置を検出できるようになる。

図７は、本発明の実施形態によるタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置の第２基板に関する平面図である。

ただし、図７は、前述した図１、図２に示す実施形態、すなわち、共通電極パターンが第２基板上に形成される構造をその例として説明しているが、本発明の実施形態は必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、図３、図４に示す実施形態のように、前記共通電極パターンは、第１基板に形成されてもよい。

また、図７では、説明の便宜上、液晶表示装置の第２基板のうち、タッチスクリーンパネルを構成する共通電極パターン（駆動電極）及びブラックマトリクスパターン（検出電極）についてのみ示されている。

図７に示すように、液晶表示装置の第２基板上には、複数の共通電極パターン（駆動電極）７０ａとブラックマトリクスパターン（検出電極）６３ａとが互いに交差して形成されている。

また、前記各々の共通電極パターン（駆動電極）７０ａに対応する電圧印加パッド１８０と、ブラックマトリクスパターン（検出電極）６３ａに対応する電圧検出パッド１８２とが前記第２基板６１に形成され、前記共通電極パターン（駆動電極）７０ａとブラックマトリクスパターン（検出電極）６３ａとは、接続配線１８５により各々のパッド１８０に互いに接続される。

このとき、前記パッド１８０、１８２は、第２基板６１の下面に形成されるため、前記パッド１８０,１８２に所定の信号を印加する軟性印刷回路基板（ＦＰＣ）（図示せず）が第１基板１１に形成された場合、これを互いに電気的に接続させなければならない。

これにより、本発明の実施形態では、前記第１基板１１と第２基板６１とを貼り合わせるために、外郭領域に形成されるシール材（図示せず）を用いて、第２基板６１の下面に形成されたパッド１８０、１８２と、第１基板１１の一面に取り付けられるＦＰＣに電気的に接続された金属パターン（図示せず）とを電気的に接続させることを特徴とする。

図８は、図７の特定領域（ＩＩ−ＩＩ’）、すなわち、電圧検出パッドと第１基板の金属パターンとの電気的接続を示す断面図である。

ただし、前述したように、前記共通電極パターン（駆動電極）７０ａは、第１基板１１に形成されてもよい。この場合には、前記電圧印加パッド１８０が第１基板１１に形成されるため、図８においては、第２基板６１に形成される電圧検出パッド１８２をその対象として説明する。

図８に示すように、第２基板６１の下面に形成されたパッド１８２は、シール材１９０により第１基板１１上に形成された金属パターン１３に電気的に接続される。このため、前記シール材１９０は、導電ボール１９２のような導電性物質を含有し、前記導電ボールの両側面は、それぞれ前記パッド１８２及び金属パターン１３と接触する。

また、前記金属パターン１３は、第１基板１１の一面に取り付けられるＦＰＣ（図示せず）に電気的に接続されるため、結果として、前記第２基板６１に形成されたパッド１８２は、第１基板１１上に位置するＦＰＣ（図示せず）に電気的に接続されるのである。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状をそれぞれ示す平面図及び断面図（ＩＩＩ−ＩＩＩ’）である。

本発明の実施形態の場合、前記ブラックマトリクスを複数のパターンに形成するために、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、前記ブラックマトリクスを所定間隔で分離させなければならない。

ただし、この場合、前記ブラックマトリクスが分離されてオープンされた領域Ａに光漏れまたは筋状のムラのような画質不良が発生し得るという問題がある。

本発明の実施形態では、このような問題を克服するために、前記オープンされた領域Ａに対しては隣接するカラーフィルタパターンを重ねて形成することを特徴とする。

すなわち、例えば、前記オープン領域Ａに対して隣接する青色カラーフィルタパターン６６ｃと赤色カラーフィルタパターン６６ａとを重ねて形成すると、前記カラーフィルタが重なった部分は光学的にブラックの効果を示すため、前記ブラックマトリクスがオープンされて発生する画質不良問題を克服することができる。

ただし、ブラックマトリクスが分離される構造によってはカラーフィルタパターンが重なる形状が変更可能である。図９Ａは、Ｘ軸のブラックマトリクス方向にオープンされる場合を示すものであり、前記オープン領域Ａを遮るために、隣接する赤色カラーフィルタパターン６６ａが前記オープン領域Ａまで突出した凹凸形状に形成させることを説明している。ただし、この場合、赤色カラーフィルタパターン６６ａの代わりに、これに隣接する青色カラーフィルタパターン６６ｃを前記オープン領域Ａまで突出した凹凸形状に形成させることもできる。

また、図９Ｂは、Ｙ軸のブラックマトリクス方向にオープンされる場合を示すものである。この場合、カラーフィルタパターンの形状は既存と同一であるが、前記オープンされる領域を含むように、隣接する前記オープン領域に隣接するカラーフィルタパターンの幅が広く形成され、前記オープン領域において隣接するカラーフィルタパターンが重なる。

図９Ａ及び図９Ｂに示す実施形態の場合、検出電極として動作するブラックマトリクスパターン６３ａは、それぞれ赤色、緑色、青色の１単位の画素に対応する幅で実現されているが、これは、１つの実施形態であって、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、タッチスクリーンパネルの検出電極として１０のチャネルが必要な場合には、全体のブラックマトリクスを１０に分離し、それぞれ分離されたブラックマトリクスパターンをそれぞれ１０の検出電極として使用することができる。

ただし、この場合、前記ブラックマトリクスパターンを同じ幅を持つように１０に分離すると、検出電極としての各ブラックマトリクスパターン６３ａの幅は極めて広くなり、隣接するブラックマトリクスパターン間の間隔は極めて狭くなり、正常な検出電極として動作することが難しくなるという欠点がある。

これにより、本発明の他の実施形態では、前記ブラックマトリクスを分離するにあたり、検出電極としての第１ブラックマトリクスパターンと、これらの間に位置するダミーブラックマトリクスパターンとに区分して分離することを特徴とする。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状をそれぞれ示す平面図である。

まず、図１０Ａに示すように、ブラックマトリクス６３は、図示のように、検出電極として動作し、接続配線１８５により電圧検出パッド１８２に電気的に接続された第１ブラックマトリクスパターン６３ａ’と、フローティング状態で電圧が印加されないか、接地電圧（ＧＮＤ）が印加されるダミー（ｄｕｍｍｙ）ブラックマトリクスパターン６３ｂに分離される。

すなわち、前記複数のブラックマトリクスパターン６３ａ’、６３ｂの一部のブラックマトリクスパターン６３ａ’のみが検出電極として用いられ、前記検出電極間の間隔を十分に離隔させることができ、残りのダミーブラックマトリクスパターン６３ｂ’は、光の透過を防止するブラックマトリクスの機能のみを実現させることを特徴とする。

したがって、前記検出電極として用いられる第１ブラックマトリクスパターン６３ａ’にはそれぞれ電圧検出パッド１８２が電気的に接続され、残りのダミーブラックマトリクスパターン６３ｂは、フローティング状態で電圧を印加しないか、接地電圧（ＧＮＤ）を印加する。

ただし、前記ダミーブラックマトリクスパターン６３ｂに印加される接地電圧は、タッチ信号を検出しないタイミング、すなわち、検出電極が動作しない期間に印加されることにより、タッチ認識感度に影響を与えず、かつ、外部に流入する静電気により強固な構造を実現することができる。

また、図１０Ａに示す実施形態の場合も、前記ブラックマトリクスが分離されてオープンされた領域Ａに対しては、前述した図９Ａ及び図９Ｂに示すように、隣接するカラーフィルタパターンを重ねて形成することにより、前記オープン領域Ａにおける画質不良問題を克服することができる。

次に、図１０Ｂに示すように、前記検出電極として動作する第１ブラックマトリクスパターンは、第２方向（Ｙ軸方向）に配列される１つのライン、すなわち、例えば、隣接するカラーフィルタパターン（緑色Ｇと青色Ｂのカラーフィルタパターン）間に備えられたブラックマトリクスライン６３ａ’’のみで実現可能であり、その他のブラックマトリクスはすべてダミーブラックマトリクスパターン６３ｂとなる。

ただし、この場合、前記ブラックマトリクスライン６３ａ’’の幅は約６〜７μｍ程度と極めて薄く、タッチ感度の側面で欠点があり得るので、これを克服するために、図１０Ｃに示すように、所定間隔離隔した少なくとも２以上の隣接するブラックマトリクスライン６３ａ’’を束ねて検出電極として用いることもできる。

ここで、図１０Ｃの実施形態の場合、前記隣接するブラックマトリクスライン６３ａ’’は、同じ接続配線１８５により同じ電圧検出パッド１８２に接続され、１つの検出電極として動作する。

また、図１０Ｂ、図１０Ｃに示す実施形態の場合も、前記ブラックマトリクスが分離されてオープンされた領域Ｂに対しては、前述した図９Ａ及び図９Ｂに示すように、隣接するカラーフィルタパターンを重ねて形成することにより、前記オープン領域Ａにおける画質不良問題を克服することができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるブラックマトリクスパターンの形状をそれぞれ示す平面図である。

まず、図１１Ａに示すように、これは、前述した図１０Ｂの実施形態に対応するものであり、ブラックマトリクスの分離により発生するオープン領域Ｂに対し、前記オープン領域Ｂで発生する光漏れなどの画質の低下を防止するために、前記オープン領域Ｂに非導電性有機材質のブラックマトリクスパターン６８を追加でさらに形成する構造からなる。

次に、図１１Ｂの実施形態の場合も、前述した図１０Ｂの実施形態に対応するものであり、前記検出電極として動作するブラックマトリクスライン６３ａ’’の数及び面積が残りのダミーブラックマトリクスパターン６３ｂ’に比べて顕著に少ないので、前記ブラックマトリクスライン６３ａ’’のみを有色の導電性材質（例えば、クロム（Ｃｒ）及び／またはクロム酸化物（ＣｒＯｘ））で実現し、残りのダミーブラックマトリクスパターン６３ｂ’は、非導電性有機材質で実現することにより、前記ブラックマトリクスライン６３ａ’’を形成するために、別途にブラックマトリクスを分離することなく、これにより発生するオープン領域Ｂを根本的に除去することができる。

１：液晶表示装置、
１１：第１基板、
１５：ゲート電極、
２０：ゲート絶縁膜、
２３：半導体層、
３０：データ配線、
３３：ソース電極、
３５：ドレイン電極、
４０：保護層、
４３：コンタクトホール、
５０：画素電極、
６１：第２基板、
６３：ブラックマトリクス、
６３ａ：ブラックマトリクスパターン（検出電極）、
６６：カラーフィルタパターン、
７０、７０’：共通電極、
７０ａ、７０ａ’：共通電極パターン（駆動電極）、
９０：液晶層、
１００：検出セル、
１８０、１８２：パッド、
１８５：接続配線
１９０：シール材、
１９２：導電ボール、
２００、２１０：電界線、
Ｐ：画素領域、
Ｔｒ：薄膜トランジスタ。

Claims (20)

1. 薄膜トランジスタ及び画素電極を含む複数の画素が形成された第１基板と、
   前記画素電極に対応し、第１方向に所定間隔離隔して配列される複数の共通電極パターンと、
   前記第１基板に対向して位置し、前記各画素に対応して配列されるカラーフィルタパターンが形成された第２基板と、
   前記カラーフィルタパターン間に形成され、前記第１方向と交差する第２方向に所定間隔離隔して配列される複数のブラックマトリクスパターンと、
   前記第１基板と前記第２基板との間に形成された液晶層とが備えられ、
   前記複数の共通電極パターン及び少なくとも１つ以上のブラックマトリクスパターンは、それぞれ静電容量方式のタッチスクリーンパネルの駆動電極及び検出電極として用いられ、
   前記第１基板上に形成された前記共通電極パターンには、各画素の画素電極に対応する領域に少なくとも１つ以上のスリットが形成され、
   前記分離されて実現されたブラックマトリクスパターン間のオープン領域には、隣接する異なる色のカラーフィルタパターンが重なって形成されることを特徴とするタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
2. 前記ブラックマトリクスパターンは、第１ブラックマトリクスパターンと、前記第１ブラックマトリクスパターン間に備えられるダミーブラックマトリクスパターンとに区分されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
3. 前記ダミーブラックマトリクスパターンは、フローティング状態に維持されるか、接地電圧（ＧＮＤ）が印加されることを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
4. 前記複数の共通電極パターンにそれぞれ接続される電圧印加パッドと、前記第１ブラックマトリクスパターンにそれぞれ接続される電圧検出パッドとがさらに形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
5. 前記電圧印加パッド及び電圧検出パッドの少なくとも１つのパッドは、前記第２基板の下面に形成されることを特徴とする請求項４に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
6. 前記第２基板の下面に形成されたパッドは、シール材により第１基板上に形成された金属パターンに電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
7. 前記シール材は、導電性物質を含有し、前記導電性物質の両側面がそれぞれ前記パッド及び金属パターンに接触することを特徴とする請求項６に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
8. 前記導電性物質を導電ボールで実現することを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
9. 前記金属パターンは、第１基板の一面に取り付けられる軟性印刷回路基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
10. 前記第１ブラックマトリクスパターンは、隣接するカラーフィルタパターン間に備えられ、前記第２方向に配列される各々のブラックマトリクスラインで実現されることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
11. 前記少なくとも２以上の隣接するブラックマトリクスラインは同じ電圧印加パッドに接続され、１つの検出電極として動作することを特徴とする請求項１０に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
12. 前記第１ブラックマトリクスパターンは、不透明導電性物質で実現され、ダミーブラックマトリクスパターンは、不透明導電性物質または不透明な有機材質で実現されることを特徴とする請求項２から１１のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
13. 前記不透明導電性物質は、クロム（Ｃｒ）またはクロム酸化物（ＣｒＯｘ）で実現されることを特徴とする請求項１２に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
14. 前記分離されて実現されたブラックマトリクスパターン間のオープン領域には、前記オープン領域と重なるように、非導電性有機材質で形成されたブラックマトリクスパターンが追加でさらに形成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
15. 前記複数の共通電極パターンは、第２基板上に形成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
16. 前記複数の共通電極パターンと前記ブラックマトリクスパターンとの間に形成されたカラーフィルタパターンが誘電体としての役割を果たすことを特徴とする請求項１５に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
17. 前記複数の共通電極パターンは、第１基板上に形成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
18. 前記複数の共通電極パターンと前記ブラックマトリクスパターンとの間に形成された液晶層が誘電体としての役割を果たすことを特徴とする請求項１７に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
19. 前記液晶表示装置が所定の画像を表示する動作を行う第１フレーム期間には前記共通電極パターンに同じ電圧が印加され、タッチ認識を行う第２フレーム期間には前記各共通電極パターンに順次に駆動信号が印加されることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。
20. 前記第１フレームと前記第２フレームとは、順次交互に動作することを特徴とする請求項１９に記載のタッチスクリーンパネル内蔵型液晶表示装置。