CN106461994A - 带传感器的显示装置 - Google Patents
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Abstract
带传感器的显示装置(1)具备:第1基板(20a);相对的第2基板(20b);液晶层(LC);多个第1线(15),其在像素区域(AA)中在第1方向延伸;第2线,其在与第1方向不同的第2方向延伸;像素开关元件,其按每个像素设置,连接到第1线和第2线;多个传感器用电极(SE、DL),其设置在第1基板和第2基板中的至少任意一方的与像素区域重叠的位置,用于检测对象物的接触或接近;以及多个传感器引出线,其在第1基板的像素区域中与第1线或第2线并行地设置,与多个传感器用电极分别连接。
Description
技术领域
本申请涉及具有用于显示图像的像素区域并且能检测对象物的接触或接近的带传感器的显示装置的技术。
背景技术
以往,在显示面板上层叠有触摸面板的显示装置已普及。另外,也提出了将触摸面板内置于显示面板的构成。例如,在美国专利申请公开第2010/0001973号说明书中,公开了具有显示像素的触摸屏,该显示像素伴有电容元件。
在以往的触摸面板中,传递用于检测触摸的电极的信号的配线配置在传感器区域的外侧。例如,美国专利申请公开第2010/0001973号说明书的图6B和第0099段中记载了金属配线配置在触摸屏的边框区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2010/0001973号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在上述现有技术中,触摸屏的配线集中在边框区域。因此,例如存在难以使边框区域变窄等设计上的制约。因此,本申请公开一种能提高供传感器用而设置的电极、配线等的设计的自由度的带传感器的显示装置。
用于解决问题的方案
本申请的带传感器的显示装置是具有配置有用于显示图像的像素的像素区域,能检测对象物的接触或接近的带传感器的显示装置。带传感器的显示装置具备:第1基板;第2基板,其与上述第1基板相对;液晶层,其设置在上述第1基板和上述第2基板之间;多个第1线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在第1方向延伸;多个第2线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在与上述第1方向不同的第2方向延伸;像素开关元件,其按每个由上述第1线和上述第2线规定的像素设置,连接到上述第1线和上述第2线;多个传感器用电极,其设置在上述第1基板和上述第2基板中的至少任意一方的与上述像素区域重叠的位置,用于检测上述对象物的接触或接近;以及多个传感器引出线,其在上述第1基板的像素区域中与上述第1线或上述第2线并行地设置,与上述多个传感器用电极分别连接。
发明效果
根据本申请,在带传感器的显示装置或输入装置中,能提高传感器的配线设计的自由度。
附图说明
图1是表示实施方式1的带传感器的显示装置1的构成例的截面图。
图2是表示图1所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器用电极的配置例的俯视图。
图3是表示图1所示的带传感器的显示装置1的相对基板20b上的传感器用电极的配置例的俯视图。
图4是表示带传感器的显示装置1的构成的变形例的截面图。
图5是表示图4所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器用电极和传感器引出线的构成例的俯视图。
图6是表示带传感器的显示装置1的构成的另一变形例的截面图。
图7是表示图6所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器用电极和传感器引出线的构成例的俯视图。
图8是表示图6所示的带传感器的显示装置1的相对基板20b上的传感器用电极和传感器引出线的构成例的俯视图。
图9是表示传感器引出线7、栅极线13以及源极线15的一例的俯视图。
图10是图9所示的区域R1的放大图。
图11是图10的I-I线截面图。
图12是表示本实施方式的液晶显示装置的概略构成的顶视图。
图13是表示有源矩阵基板20a的概略构成的顶视图。
图14是表示省略了源极线15S的图示的有源矩阵基板20a以及与有源矩阵基板20a连接的各部分的概略构成的顶视图。
图15是表示配置在GL(n-1)和GL(n-2)的栅极线13G间并驱动GL(n-1)的栅极线13G的栅极驱动器11的等价电路的一例的图。
图16A是表示栅极驱动器11的配置例的图。
图16B是表示栅极驱动器11的配置例的图。
图16C是表示栅极驱动器11的配置例的图。
图17是将图16B所示的形成有TFT-A的像素区域204G和204B的部分放大的俯视图。
图18A是沿I-I线将图17的TFT-PIX的部分切断而成的截面的图。
图18B是沿II-II线将接触部CH1切断而成的截面的图。
图18C是沿III-III线将图17中的TFT-A的部分切断而成的截面的图。
图18D是沿IV-IV线将接触部CH2切断而成的截面的图。
图19A是将图16B所示的像素区域204R放大的俯视图。
图19B是将图16B所示的像素区域205R放大的俯视图。
图19C是将图16A所示的像素区域203R放大的俯视图。
图19D是将图16C所示的像素区域205B放大的俯视图。
图19E是将图16B所示的像素区域203B放大的俯视图。
图19F是将图16A所示的像素区域201B和202R放大的俯视图。
图20是栅极驱动器11扫描栅极线13G时的时序图。
图21是表示实施方式3的有源矩阵基板20a的传感器引出配线和传感器驱动开关元件的配置例的俯视图。
图22A是表示最后级TFT的构成例的电路图。
图22B是表示最后级TFT的另一构成例的电路图。
图23是表示最后级TFT43的配置的另一例的图。
图24是表示最后级TFT的构成的一例的图。
图25是表示使驱动电极DL(1)、DL(2)、···DL(N)并列驱动的情况下的Xmk(1)~(N)、XmkB(1)~(N)的波形和驱动电极DL(1)~(N)的波形的例子的图。
图26是表示将最后级TFT与驱动电极DL(1)~(N)各自连接的情况下的电路构成例的图。
图27是表示实施方式3的有源矩阵基板20a的构成例的图。
图28是表示驱动电极驱动器35a的等价电路的一例的图。
图29是驱动电极驱动器35a扫描驱动电极D1~D5时的时序图。
图30是表示图28所示的驱动电极驱动器35a在像素区域中的配置例的图。
图31是将驱动电极驱动器的配线和栅极驱动器11的配线设为共有的情况下的构成例。
图32表示顺次地对驱动电极DL进行驱动的顺次驱动电路的一例。
图33是图32所示的驱动电路的时序图。
图34是表示图32所示的移位寄存器252的构成的图。
图35是表示图34所示的移位寄存器252的电路构成例的图。
图36是表示将具有图32、图34以及图35所示的构成的驱动电极驱动器35b配置在像素区域中的情况下的电路构成例的图。
图37是表示图32~图36所示的驱动电极驱动器36b的动作例的图。
图38是表示图35所示的构成的移位寄存器252的动作例的图。
图39是表示能进行并列驱动的驱动电极驱动器35c的构成例的图。
图40是图39所示的并列驱动电路的时序图。
图41是表示使用移位寄存器255的并列驱动的驱动电路的另一构成例的图。
图42是表示图41所示的移位寄存器255的电路构成例的图。
图43是表示将具有图41和图42所示的构成的驱动电极驱动器35c配置在像素区域中的情况下的电路构成例的图。
具体实施方式
本发明的一实施方式的输入装置是具有配置有用于显示图像的像素的像素区域,能检测对象物的接触或接近的带传感器的显示装置。带传感器的显示装置具备:第1基板;第2基板,其与上述第1基板相对;液晶层,其设置在上述第1基板和上述第2基板之间;多个第1线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在第1方向延伸;多个第2线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在与上述第1方向不同的第2方向延伸;像素开关元件,其按每个由上述第1线和上述第2线规定的像素设置,连接到上述第1线和上述第2线;多个传感器用电极,其设置在上述第1基板和上述第2基板中的至少任意一方的与上述像素区域重叠的位置,用于检测上述对象物的接触或接近;以及多个传感器引出线,其在上述第1基板的像素区域中与上述第1线或上述第2线并行地设置,与上述多个传感器用电极分别连接。
在上述构成中,在设置有规定像素的第1线和第2线的第1基板的像素区域中,与第1线或第2线并行地配置有与传感器用电极连接的传感器引出线。因此,能将传感器引出线分散配置在像素区域中。其结果是,能提高传感器的配线设计的自由度。例如,不需要一定将传感器引出线引绕到像素区域的外侧。
在上述构成中,也可以是,上述传感器用电极以在上述第1方向或上述第2方向延伸的方式形成在上述第1基板中。在该情况下,上述传感器引出线在从与上述像素区域垂直的方向看的情况下,以在与上述传感器用电极相同的方向延伸的方式形成在与上述传感器用电极重叠的区域中。由此,能降低传感器用电极的电阻。
在上述构成中,也可以是,上述传感器用电极的至少一部分设置于上述第2基板。在该情况下,带传感器的显示装置还能具备密封构件,上述密封构件设置在上述第1基板和上述第2基板之间,将设置于上述第1基板的上述传感器引出线和设置于上述第2基板的上述传感器用电极电连接。能利用密封构件连接第1基板的传感器引出线和第2基板的传感器用电极。因此,能将传感器用电极和传感器引出线分散地配置在第1基板和第2基板上。
上述密封构件能沿着与上述第1方向平行的边设置。在该情况下,上述传感器引出线能构成为从与上述第2方向平行的边进入上述像素区域,从设置有上述密封构件的边向上述像素区域的外侧伸出而与上述密封构件连接。另外,能构成为,在上述第2基板中,在设置有上述密封构件的边,上述密封构件和上述像素区域内的传感器用电极连接。
由此,能使从与第1方向平行的边进入像素区域后的传感器引出线在与第2方向平行的边与传感器用电极连接。因此,即使不使传感器引出线通过与第2方向平行的边的外侧,也能使其从与第2方向平行的边连接到像素区域内的传感器用电极。
在上述带传感器的显示装置中,能将驱动用开关元件和驱动控制线设置在第1基板的像素区域内。驱动用开关元件形成于上述第1基板的像素区域,基于从上述像素区域的外侧供应的信号控制上述第1线或上述第2线的驱动。驱动控制线形成在上述第1基板的上述像素区域,在上述第1方向或上述第2方向延伸而与上述驱动用开关元件连接。能构成为,在从与上述像素区域的面垂直的方向看上述像素区域时即俯视时,上述驱动控制用开关元件或上述驱动控制线所重叠的像素与上述传感器引出线所重叠的像素相互不同。
在该构成中,控制第1线或第2线的驱动的驱动电路的至少一部分开关元件配置在像素区域内,因此用于像素区域的外侧的驱动的电路变少。因此,能配置与传感器用电极连接的传感器引出线的区域变大。其结果是,能提高与传感器用电极连接的配线的设计的自由度。
另外,动控制用开关元件或上述驱动控制线所重叠的像素与传感器引出线所重叠的像素不同,因此能防止配线、元件集中在一部分像素中。其结果是,能抑制由像素区域的配线引起的显示质量的劣化。
上述带传感器的显示装置还能具备传感器驱动开关元件,上述传感器驱动开关元件配置在上述像素区域,控制上述传感器用电极的驱动。上述传感器引出线能将上述传感器驱动开关元件与上述传感器用电极之间以及上述传感器驱动开关元件与上述像素区域的外部之间中的至少任意一方连接。
由此,与从像素区域的外侧经由引出线控制传感器用电极的驱动的情况相比,能降低驱动信号的电位的钝化,能进行高速的驱动。另外,控制驱动的开关元件配置在像素区域内,因此,与将驱动电路的全部开关元件配置在像素区域的外侧的情况相比,能实现窄边框化。
上述传感器引出线能包含电压供应线和传感器驱动控制线。电压供应线是从上述像素区域的外侧向上述传感器驱动开关元件供应规定电压的线。传感器驱动控制线是供应对从上述电压供应线供应的上述规定电压从上述传感器驱动开关元件的输出进行控制的信号的线。由此,传感器用电极的电位是根据从像素区域的外侧供应的信号由传感器驱动开关元件控制。
也可以是,在上述像素区域中,上述传感器驱动开关元件连接在上述传感器引出线与上述传感器用电极之间。由此,在接近传感器用电极的位置,能由传感器驱动开关元件控制驱动信号的电位。因此,能进一步增大驱动信号的电位的钝化的降低程度。
上述传感器用电极能包含:驱动电极,其被输入驱动信号;以及检测电极,其根据上述驱动信号输出响应信号。在该情况下,可以是,上述驱动电极和上述检测电极中的任意一方形成于上述第2基板。由此,能将驱动电极和检测电极分散地配置在第1基板和第2基板上。
上述带传感器的显示装置还能具备:像素电极,其按每个上述像素设置;以及共用电极,其与像素电极相对地设置。上述共用电极能兼作上述传感器用电极。由此,与将供应电极和传感器用电极分别单独设置的情况相比,能减少电极的数量。
也可以是,在上述多个传感器引出线中,线宽或与1个传感器用电极连接的传感器引出线的数量根据传感器引出线的长度而不同。由此,能根据多个传感器引出线的长度调整配线的电阻。例如,能使多个传感器引出线的电阻均匀化。
能检测对象物对传感器区域的接触或接近的输入装置也是本发明的实施方式之一。输入装置具备:多个驱动电极,其设置于上述传感器区域,被输入驱动信号;多个检测电极,其输出对输入到上述驱动电极的驱动信号的响应信号;控制部,其控制上述驱动信号,通过接收上述响应信号来检测上述对象物的接触或接近;以及传感器驱动开关元件,其配置在上述传感器区域,根据从上述控制部供应的控制信号,控制上述驱动电极的驱动信号。
在上述输入装置的构成中,驱动电极的电位由根据从控制部供应的控制信号进行动作的传感器驱动开关元件控制。由此,能将构成对驱动电极的驱动信号进行控制的驱动电路的开关元件的至少一部分配置在传感器区域内。因此,与从传感器区域的外侧控制驱动电极的电位的情况相比,能降低驱动电极的电位的钝化。其结果是,能高速地驱动配线。另外,驱动电路的至少一部分开关元件配置在传感器区域内,因此,与将驱动电路的全部开关元件配置在传感器区域的外侧的情况相比,能实现窄边框化。
在上述输入装置中,也可以是,传感器驱动开关元件连接到向传感器区域的外侧延伸的电压供应线和传感器驱动控制线。电压供应线是从传感器区域的外侧向传感器驱动开关元件供应规定电压的线。传感器驱动控制线是供应对是否将从上述电压供应线供应的上述规定电压施加给上述传感器用电极进行控制的信号的线。由此,传感器用电极的电位能根据从传感器区域的外侧供应的信号由传感器区域内的传感器驱动开关元件控制。
以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注同一附图标记而不重复其说明。此外,为了使说明容易理解,在以下参照的附图中,将构成简化或示意性地示出,或者将一部分构成构件省略。另外,各图中示出的构成构件间的尺寸比不一定表示实际的尺寸比。
<实施方式1>
(带传感器的显示装置1的构成例)
图1是表示实施方式1的带传感器的显示装置1的构成例的截面图。带传感器的显示装置1具有配置有像素的像素区域,在像素区域中显示图像。像素区域也能称为显示区域。另外,带传感器的显示装置1具有能检测用户的手指或笔等对象物的接触或接近的传感器区域。传感器区域能设置在与像素区域重叠的位置。
图1所示的带传感器的显示装置1具有隔着液晶层LC相互相对的一对基板,即有源矩阵基板20a和相对基板20b。有源矩阵基板20a是第1基板的一例,相对基板20b是第2基板的一例。在有源矩阵基板20a的像素区域中配置有在第1方向延伸的多个第1线以及在与该第1方向不同的第2方向延伸的第2线。能将第1线和第2线中的一方设为源极线(数据线)15,另一方设为栅极线(控制线)。
虽然在图1中没有图示,但是在有源矩阵基板20a的基板20上设置有栅极线。另外,形成有隔着栅极绝缘膜24与栅极线绝缘的源极线15。而且,在有源矩阵基板20a上设置有用于对液晶层LC施加电压的多个像素电极17和共用电极18。数据信号通过源极线供应给像素电极17。各像素电极17经由像素开关元件(在图1中省略图示)与源极线及栅极线连接。
在向像素电极17写入数据信号时,共用电极18的电位是固定的。利用由共用电极18和像素电极17的电位差产生的电场向液晶层LC施加电压。在图1所示的例子中,共用电极18和像素电极17设置于有源矩阵基板20a。根据该构成,能实现横电场模式的液晶面板。而另一方面,也能将共用电极设置在相对基板20b的液晶层LC侧。在该情况下,能构成利用隔着液晶层LC相对设置的像素电极17和共用电极的电位差驱动液晶的纵电场模式的液晶面板。此外,在图1中,共用电极18和像素电极17的配置关系也可以反过来,即,共用电极18位于像素电极17的液晶侧。
在本实施方式中,共用电极18兼作用于检测对象物的接触或接近的传感器用电极。
在相对基板20b的液晶侧设置有彩色滤光片层和用于检测对象物的接触或接近的传感器用电极。在图1所示的例子中,隔着绝缘层25设置有驱动电极DL和检测电极SE作为传感器用电极。在驱动电极DL和检测电极SE之间设置有彩色滤光片层。在图1中图示出彩色滤光片层的黑矩阵B。驱动电极DL能配置在从垂直于相对基板20b的方向看时与黑矩阵B重叠的位置。因此,能将驱动电极DL设为与黑矩阵的形状一致的格子状。检测电极SE配置在彩色滤光片层的液晶层LC侧。在相对基板20b上设置在液晶侧LC的检测电极SE也能兼作共用电极18。
设置在相对基板20b的液晶层LC侧的检测电极SE抑制由相对基板20b的表面的电荷在液晶层LC产生纵电场。即,检测电极SE作为屏蔽电极层发挥功能。另外,能利用检测电极SE抑制用于驱动触摸面板的电压导致液晶分子的取向发生紊乱而降低显示质量。此外,在相对基板20b上,共用电极18和检测电极SE也能不兼用,而分别独立地设置。
图2是表示图1所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器用电极的配置例的俯视图。此外,图1是图2的I-I线截面图。在图2所示的例子中,在第1方向(在本例中是纵方向)延伸的检测电极SE在第2方向(在本例中是横方向)排列配置有多个。多个检测电极SE配置在与像素区域AA重叠的位置。
该多个检测电极SE是由分割为多个部分的共用电极18形成的。即,共用电极18具有多个共用电极部分,该多个共用电极部分兼作多个检测电极SE。
在与该多个检测电极SE重叠的区域中,在与检测电极SE相同的方向延伸地形成有传感器引出线7。传感器引出线7形成在与源极线15相同的层。与源极线15并行地设置。传感器引出线7经由接触孔H3与检测电极SE连接。这样,通过将传感器引出线7沿着检测电极SE配置,能降低检测电极SE的电阻。因此,能实现触摸面板的高性能化(例如,高SNR、高报告率)。另外,传感器引出线7例如能形成在相对基板20b的黑矩阵B的遮光部的内侧。由此,能不降低开口率而使检测电极SE低电阻化。另外,也能实现显示用的共用电极的低电阻化。
例如,能由ITO等透明电极形成检测电极SE,由电阻比透明电极低的金属形成传感器引出线7s。由此,低电阻化的效果更显著。
在图2所示的例子中,针对1个检测电极SE设置有多个(2条)传感器引出线7s。例如,能根据所要求的电阻值调整传感器引出线7s的条数或线宽。
多个检测电极SE与设置在像素区域AA的平行于第2方向的边的端子部12se连接。端子部12se与触摸检测部37连接。触摸检测部37根据从检测电极SE接收到的信号检测对象物的接触或接近。
图3是表示图1所示的带传感器的显示装置1的相对基板20b上的传感器用电极的配置例的俯视图。在相对基板20b上,在第1方向(纵方向)延伸的检测电极SE在第2方向排列配置有多个。在第2方向延伸的驱动电极DL以与检测电极SE交叉的方式在第1方向排列配置。
相对基板20b的检测电极SE与有源矩阵基板20a的检测电极SE平行地延伸。即,相对基板20b的共用电极18分割为与相对基板20b的共用电极18平行地延伸的多个部分。相对基板20b的共用电极18具有多个共用电极部分。相对基板20b的多个共用电极部分各自与有源矩阵基板20a的共用电极部分之一电连接。例如,能经由设置在有源矩阵基板20a和相对基板20b之间的密封接触件(未图示)将它们连接。这样,通过将有源矩阵基板20a的共用电极部分和相对基板20b的共用电极部分连接而用作检测电极,能降低伴随检测电极的寄生电容。
此外,检测电极不需要一定设置在有源矩阵基板20a和相对基板20b这两者。也能将检测电极仅设置在其中任意一方。
驱动电极DL经由设置在像素区域AA的外侧的传感器引出线7d与端子部12d连接。端子部23d与驱动电极驱动器35连接。驱动电极驱动器35控制驱动信号。
在带传感器的显示装置1进行检测动作的情况下,从驱动电极驱动器35将驱动信号供应给各驱动电极DL。在驱动电极DL和检测电极SE相互相对的部分形成静电电容。在驱动电极驱动器35向驱动电极DL供应驱动信号时,利用驱动电极DL和检测电极SE之间的电容耦合,从检测电极SE输出对驱动信号的响应信号。触摸检测部37能根据响应信号检测出与驱动电极DL和检测电极SE的交点对应的点(节点)的电容变化。触摸检测部37能根据电容变化确定接触或接近的对象物的位置。
(构成的变形例1)
图4是表示带传感器的显示装置1的构成的变形例的截面图。图5是表示图4所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器用电极和传感器引出线的构成例的俯视图。在图4和图5所示的例子中,设置于相对基板20b的传感器用电极的传感器引出线是设置在有源矩阵基板20a的像素区域AA。
具体地说,形成在与源极线15相同的层并且从端子部12d在第1方向延伸的传感器引出线7在接触孔H4中向不同的层移动,在此,作为一例,向与栅极线相同的层(栅极电极层)移动。在栅极电极层中,传感器引出线7从接触孔H4向第2方向延伸,从像素区域AA的与第1方向平行的边向像素区域AA的外侧引出而与密封接触件SC连接。传感器引出线7通过密封接触件SC与相对基板20b的驱动电极DL连接。密封接触件SC设置在有源矩阵基板20a和相对基板20b之间,是将设置于有源矩阵基板20a的传感器引出线7和设置于相对基板20b的驱动电极DL(传感器用电极)电连接的密封构件。
在第1方向延伸的传感器引出线7和在第2方向延伸的传感器引出线形成在有源矩阵基板20a的相互不同的层。它们在接触孔连接。由此,从像素区域AA的与第1方向平行的边向与第2方向平行的边在像素区域中通过而连接配线。因此,能不将配线设置在像素区域AA的外侧,而将其向像素区域AA的不相互平行的边配设。
(构成的变形例2)
图6是表示带传感器的显示装置1的构成的另一变形例的截面图。图7是表示图6所示的带传感器的显示装置1的相对基板20b上的传感器用电极和传感器引出线的构成例的俯视图。图8是表示图6所示的带传感器的显示装置1的有源矩阵基板20a上的传感器引出线的构成例的俯视图。
在图6~图7所示的变形例中,在相对基板20b的液晶层LC侧设置有兼作驱动电极DL的共用电极18。与驱动电极DL之间隔着彩色滤光片层26和绝缘层25而设置有检测电极SE。检测电极SE设置在与黑矩阵B重叠的位置。在有源矩阵基板20a上没有设置传感器用电极。有源矩阵基板20a的共用电极18不兼作传感器用电极,因此没有分割为多个部分。
在有源矩阵基板20a上设置有与相对基板20b的驱动电极DL连接的传感器引出线7。有源矩阵基板20a的传感器引出线7的构成能与图5同样。
(传感器引出线的变形例)
与1个传感器用电极连接的传感器引出线的数量能根据传感器引出线的长度而不同。例如,在图8所示的例子中,离端子部12d的距离最长的横方向的传感器引出线7-1连接着4条线的纵方向的传感器引出线。这样,在传感器引出线比别的长的情况下,能使1个传感器用电极所连接的传感器引出线的数量比别的多。
由此,利用传感器引出线的长度的差异,能缓和由多个传感器用电极的电阻或寄生电容不同所带来的影响。另外,为了得到该效果,能根据传感器引出线的长度将传感器引出线的线宽设置得不同。
(配线的布局例)
图9是表示传感器引出线7、栅极线13以及源极线15的一例的俯视图。图10是图9所示的区域R1的放大图。图11是图10的I-I线截面图。在图9所示的例子中,在第1方向(纵方向)延伸的多个源极线15和在垂直于第1方向的第2方向(横方向)延伸的多个栅极线以交叉的方式配置。在由栅极线13和源极线15包围的区域配置有像素电极17。与源极线15和栅极线13的各交点对应的像素配置成矩阵状。
与源极线15并行的传感器引出线7s以及与栅极线13并行的传感器引出线7g以与多个像素电极17重叠的方式设置。在图9中,传感器引出线7g、7s以与像素区域内的全部像素中的一部分像素重叠的方式配置。传感器引出线7g、7s所重叠的像素与其它像素相比开口率(透射率)下降而有可能导致显示质量降低。因此,也可以通过在没有设置传感器引出线7g、7s的像素中配置虚设线,使像素区域的多个像素的开口率均匀。或者,如后所述,也能在像素区域中配置构成栅极驱动器的驱动电路的驱动用开关元件。在该情况下,能以使与驱动用开关元件连接的控制信号线所重叠的像素和传感器引出线所重叠的像素不同的方式配置这些线。由此,能实现像素区域的开口率(透射率)的均匀化。
如图11所示,与栅极线13并行的传感器引出线7g能形成在与栅极线13相同的层。另外,与源极线15并行的传感器引出线7s能形成在与源极线15相同的层。形成在与栅极线相同的层的传感器引出线7g和形成在与源极线相同的层的传感器引出线7s能经由接触孔H4连接。例如,如图10所示,接触孔H4能配置在由黑矩阵B形成的遮蔽区域BM。由此,能防止由接触孔H4引起的透射率的降低。另外,如图11所示,能经由接触孔H4将传感器引出线7s和兼作驱动电极DL的共用电极18连接。
<实施方式2>
实施方式2是显示面板2的变形例。本实施方式的显示面板2为栅极线或源极线的驱动电路的至少一部分形成在像素区域的方式。
(液晶显示装置的构成)
图12是表示本实施方式的液晶显示装置的概略构成的顶视图。液晶显示装置1具有显示面板2、源极驱动器3、显示控制电路4以及电源5。显示面板2具有有源矩阵基板20a、相对基板20b以及被这些基板夹持的液晶层(省略图示)。虽然在图12中省略了图示,但是在有源矩阵基板20a的下面侧和相对基板20b的上面侧设置有偏振板。在相对基板20b上形成有黑矩阵、红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的彩色滤光片以及共用电极(均省略图示)。
如图12所示,有源矩阵基板20a与形成于柔性基板的源极驱动器3电连接。显示控制电路4电连接到显示面板2、源极驱动器3以及电源5。显示控制电路4向源极驱动器3和形成于有源矩阵基板20a的后述的驱动电路(以下,称为栅极驱动器)输出控制信号。控制信号包含用于在显示面板2上显示图像的复位信号(CLR)、时钟信号(CKA、CKB)、数据信号等。电源5电连接到显示面板2、源极驱动器3以及显示控制电路4,向它们各自供应电源电压信号。
(有源矩阵基板的构成)
图13是表示有源矩阵基板20a的概略构成的顶视图。在有源矩阵基板20a上,从X轴方向的一端到另一端按一定的间隔大致平行地形成有多个栅极线13G。另外,在有源矩阵基板20a上,以与栅极线13G群交叉的方式形成有多个源极线15S(数据线)。由栅极线13G和源极线15S包围的区域形成1个像素。各像素与彩色滤光片中的任意一种颜色对应。
图14是表示省略了源极线15S的图示的有源矩阵基板20a以及与有源矩阵基板20a连接的各部的概略构成的顶视图。如图14的例子所示,栅极驱动器11(驱动电路)形成在显示区域的栅极线13G和栅极线13G之间。在该例子中,栅极线13G各自与4个栅极驱动器11连接。在有源矩阵基板20a的显示区域中的设置有源极驱动器3的边的边框区域形成有端子部12g(第2端子部)。端子部12g连接到控制电路4和电源5。端子部12g接收从控制电路4和电源5输出的控制信号(CKA、CKB)、电源电压信号等信号。输入到端子部12g的控制信号(CKA、CKB)和电源电压信号等信号经由配线15L1供应给各栅极驱动器11。栅极驱动器11根据被供应的信号对所连接的栅极线13G输出表示选择状态和非选择状态中的一方的电压信号,并且将该电压信号输出给下级的栅极线13G。在以下的说明中,有时将与选择状态和非选择状态各自对应的电压信号称为扫描信号。另外,将选择了栅极线13G的状态称为栅极线13G的驱动。
另外,在有源矩阵基板20a上,在设置有源极驱动器3的边的边框区域形成有将源极驱动器3和源极线15S连接的端子部12s(第1端子部)。源极驱动器3根据从显示控制电路4输入的控制信号将数据信号输出给各源极线15S。
如图14所示,在本实施方式中,在显示区域内,GL(1)~GL(n)的栅极线13G连接着多个栅极驱动器11。与同一栅极线13G连接的栅极驱动器11是同步的,由从这些栅极驱动器11输出的扫描信号同时驱动1条栅极线13G。在本实施方式中,以1个栅极驱动器11驱动栅极线13G的负荷大致均等的方式,多个栅极驱动器11大致等间隔地连接到1条栅极线13G。
(栅极驱动器的构成)
在此,说明本实施方式的栅极驱动器11的构成。图15是表示配置在GL(n-1)和GL(n-2)的栅极线13G间并且驱动GL(n-1)的栅极线13G的栅极驱动器11的等价电路的一例的图。如图15所示,栅极驱动器11具有作为开关元件的由薄膜晶体管(TFT:Thin FilmTransistor)构成的TFT-A~TFT-J、电容Cbst、端子111~120以及被输入低电平的电源电压信号的端子组。
端子111、112经由前级的GL(n-2)的栅极线13G接收置位信号(S)。此外,与GL(1)的栅极线13G连接的栅极驱动器11的端子111、112接收从显示控制电路4输出的栅极起始脉冲信号(S)。端子113~115接收从显示控制电路4输出的复位信号(CLR)。端子116、117接收输入的时钟信号(CKA)。端子118、119接收输入的时钟信号(CKB)。端子120将置位信号(OUT)输出给后级的栅极线13G。
时钟信号(CKA)和时钟信号(CKB)是相位按每一水平扫描期间反转的2相时钟信号(参照图20)。图15例示了驱动GL(n-1)的栅极线13G的栅极驱动器11,但是在驱动GL(n)的后级的栅极驱动器11的情况下,端子116、117接收时钟信号(CKB),该栅极驱动器11的端子118、119接收时钟信号(CKA)。即,各栅极驱动器11的端子116和117以及端子118和119接收的是与相邻的行的栅极驱动器11接收的时钟信号为相反相位的时钟信号。
在图15中,将连接有TFT-B的源极端子、TFT-A的漏极端子、TFT-C的源极端子、电容Cbst的一个电极以及TFT-F的栅极端子的配线称为netA。另外,将连接有TFT-C的栅极端子、TFT-G的源极端子、TFT-H的漏极端子、TFT-I的源极端子以及TFT-J的源极端子的配线称为netB。
TFT-A是将2个TFT(A1、A2)串联连接而成的。TFT-A的各栅极端子与端子113连接,A1的漏极端子与netA连接,A2的源极端子与电源电压端子VSS连接。
TFT-B是将2个TFT(B1、B2)串联连接而成的。TFT-B的各栅极端子和B1的漏极端子连接到端子111(二极管式连接),B2的源极端子与netA连接。
TFT-C是将2个TFT(C1、C2)串联连接而成的。TFT-C的各栅极端子与netB连接,C1的漏极端子与netA连接,C2的源极端子与电源电压端子VSS连接。
电容Cbst的一个电极与netA连接,另一个电极与端子120连接。
TFT-D的栅极端子与端子118连接,漏极端子与端子120连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
TFT-E的栅极端子与端子114连接,漏极端子与端子120连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
TFT-F的栅极端子与netA连接,漏极端子与端子116连接,源极端子与输出端子120连接。
TFT-G是将2个TFT(G1,G2)串联连接而成的。TFT-G的各栅极端子和G1的漏极端子连接到端子119(二极管式连接),G2的源极端子与netB连接。
TFT-H的栅极端子与端子117连接,漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
TFT-I的栅极端子与端子115连接,漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
TFT-J的栅极端子与端子112连接,漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
此外,在图15中,示出了TFT-A、B、C、G是将2个TFT串联连接而成的例子,但是它们也可以包括1个TFT。
(栅极驱动器的整体布局)
接着,说明显示区域中的栅极驱动器11的各元件的配置。图16A~图16C是示出配置在GL(n)与GL(n-1)之间以及GL(n-1)与GL(n-2)之间的1个栅极驱动器11的配置例的图。在图16A~图16C中,为了方便,记载为GL(n)与GL(n-1)之间的像素区域211R~217B和GL(n-1)与GL(n-2)之间的像素区域201R~207B是分离开的,但是实际上两者在GL(n-1)的栅极线13G处重叠,上下的像素区域是连续的。此外,表示像素区域的附图标记中包含的R、G、B所表示的是形成于相对基板20b的彩色滤光片(省略图示)的颜色。
如图16A~图16C所示,在像素区域211R~217B(以下,称为上段像素区域)和像素区域201R~207B(以下,称为下段像素区域)中,在源极线15S和栅极线13G的交点附近形成有用于显示图像的TFT(以下,称为TFT-PIX)(像素开关元件)。
另外,在上段像素区域和下段像素区域中,构成1个栅极驱动器11的元件(TFT-A~TFT-J、电容Cbst)分散地配置。在这些像素区域中的配置有接收时钟信号(CKA、CKB)、复位信号(CLR)、电源电压信号中的任意一个信号的开关元件(TFT-A、C~F、H~J)的像素区域,形成有用于供应这些信号的配线15L1。配线15L1以与源极线15S大致平行的方式跨上段像素区域和下段像素区域地形成。另外,在上段像素区域和下段像素区域中,形成有netA和netB的配线13N。配线13N在上段像素区域和下段像素区域中以与栅极线13G大致平行的方式跨配置有与netA和netB连接的元件(TFT-A~C、F、G~J、Cbst)的像素区域地形成。
此外,在本实施方式中配置为,向栅极驱动器11中的TFT-D、TFT-F、TFT-H以及TFT-G各自供应的时钟信号与向相邻的行的栅极驱动器11的这些TFT各自供应的时钟信号为相反相位。即,TFT-D、TFT-F、TFT-H以及TFT-G配置于与形成有相邻的行的这些TFT的像素区域在水平方向错开的像素区域。
具体地说,如图16A所示,上段像素区域的TFT-D形成在像素区域211R和211G,而下段像素区域的TFT-D形成在像素区域201B和202R。上段像素区域的TFT-F形成在像素区域213G,而下段像素区域的TFT-F形成在像素区域203R。另外,如图16C所示,上段像素区域的TFT-H形成在像素区域215G和215B,而下段像素区域的TFT-H形成在像素区域206R和206G。上段像素区域的TFT-G形成在像素区域216G,而下段像素区域的TFT-G形成在像素区域205B。通过设为这种构成,向上段像素区域的TFT-D供应时钟信号(CKA),而向下段像素区域的TFT-D供应与时钟信号(CKA)为相反相位的时钟信号(CKB)。如图16A和图16C所示,对于TFT-G、TFT-H也是如此,在上段像素区域和下段像素区域供应的是相反相位的时钟信号(CKA或CKB)。
另外,上段像素区域的TFT-B和TFT-J连接到GL(n-1)的栅极线13G,下段像素区域的TFT-B和TFT-J连接到GL(n-2)的栅极线13G。另外,上段像素区域的TFT-D和TFT-F连接到GL(n)的栅极线13G,下段像素区域的TFT-D和TFT-F连接到GL(n-1)的栅极线13G。配置在下段像素区域的栅极驱动器11经由GL(n-2)的栅极线13G接收置位信号(S),并将置位信号(S)输出给GL(n)的栅极线13G而驱动GL(n-1)的栅极线13G。配置在上段像素区域的栅极驱动器11经由GL(n-1)的栅极线13G接收置位信号(S),并将置位信号(S)输出给GL(n+1)的栅极线13G而驱动GL(n)的栅极线13G。
接着,说明构成栅极驱动器11的各元件的具体连接方法。图17是将图16B所示的形成有TFT-A的像素区域204G和204B的部分放大的俯视图。TFT-A和TFT-H、I、J是使用2个像素区域构成的,连接方法是相同的,因此使用TFT-A进行说明。此外,在图17中,由双点划线表示的区域BM是被形成于相对基板20b的黑矩阵(省略图示)遮光的区域(以下,称为遮光区域BM)。遮光区域BM包含形成有栅极线13G、构成栅极驱动器11的各元件以及源极线15S的区域。
如图17所示,在栅极线13G和源极线15S的交点附近,形成有用于显示图像的TFT-PIX。TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,在各像素区域中以与源极线15S大致平行且与栅极线13G交叉的方式形成有配线15L1。电源电压信号(VSS)供应给像素区域204G中的配线15L1,复位信号(CLR)供应给像素区域204B中的配线15L1。
如图17所示,TFT-A的栅极端子13g从像素区域204B跨像素区域204G地形成。在像素区域204G和204B中,与源极线15S及配线15L1交叉并且与栅极线13G大致平行地形成有配线13N。配线13N为上述netA和netB的配线。TFT-A在像素区域204B的接触部CH2中与配线15L1连接,在像素区域204G的接触部CH2中与配线13N连接。另外,在本实施方式中,在像素电极17、TFT-A、配线13N及15L1之间形成有屏蔽层16。
在此,图18A表示沿I-I线将图17中的TFT-PIX的部分切断的截面图,图18B表示沿II-II线将接触部CH1切断的截面图如所示。另外,图18C表示沿III-III线将图17中的TFT-A部分切断的截面图,图18D表示沿IV-IV线将接触部CH2切断的截面图。
如图18A、18C以及18D所示,通过在基板20上形成栅极配线层13,形成栅极线13G、TFT-A的栅极端子13g以及配线13N。如图18A和图18C所示,在栅极配线层13的上层,在形成TFT-PIX的部分和形成TFT-A的部分,隔着栅极绝缘膜21形成有包括氧化物半导体的半导体层14。另外,在形成有半导体层14的基板20上,以在半导体层14的上部间隔开的方式形成有源极配线层15。由此,如图18A~图18C所示,形成源极线15S、TFT-PIX的源极-漏极端子15SD、TFT-A的源极-漏极端子15sd(包含15sd1、15sd2)以及配线15L1。
如图18D所示,在像素区域204B的接触部CH2,在栅极绝缘膜21中形成有贯通到栅极层13的表面的接触孔H2。源极配线层15(15L1)以在接触孔H2与栅极配线层13(13g)接触的方式形成在栅极绝缘膜21上。由此,在像素区域204B的接触部CH2,TFT-A的栅极端子13g和配线15L1连接。另外,在像素区域204G的接触部CH2也是同样,由源极配线层15构成的TFT-A的A1侧的漏极端子15sd1和由栅极配线层13构成的配线13N连接。由此,TFT-A与netA连接,经由配线15L1被供应复位信号(CLR)。
另外,如图18A~图18D所示,在源极配线层15的上层,以覆盖源极配线层15的方式层叠有保护膜22和保护膜23。保护膜22包括例如SiO2等无机绝缘膜。保护膜23包括例如正型感光性树脂膜等有机绝缘膜。而且,如图18A~图18D所示,在保护膜23的上层形成有屏蔽层16。屏蔽层16包括例如ITO等透明导电膜。并且,在屏蔽层16的上层,形成有包括例如SiO2等无机绝缘膜的层间绝缘层24。在层间绝缘层24的上层,如图18C和图18D所示,形成有包括ITO等透明导电膜的像素电极17。
如图18B所示,在接触部CH1,在TFT-PIX的漏极端子15D的上部形成有贯通层间绝缘层24、屏蔽层16以及保护膜22、23的接触孔H1。像素电极17以在接触孔H1与漏极端子15D接触的方式形成在层间绝缘层24的上层。通过形成屏蔽层16,在像素电极17和屏蔽层16之间形成电容Cs,利用电容Cs使像素电极17的电位稳定化。
这样,通过跨2个像素区域形成TFT-A以及与TFT-A连接的配线13N和配线15L1,与形成于1个像素区域的情况相比,能抑制开口率的降低。另外,由于在像素电极17、TFT-A、配线13N及配线15L1之间形成有屏蔽层16,因此能降低TFT-A等和像素电极17之间的干扰。
(TFT-B)
接着,说明TFT-B的连接方法。图19A是将图16B所示的像素区域204R放大的俯视图。在图19A中省略了遮光区域BM的图示。如图19A所示,在像素区域204R中,与上述像素区域204G同样,TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,由源极配线层15形成TFT-B的源极-漏极端子15sd(包含15sd1、15sd2)。由栅极配线层13形成TFT-B的栅极端子13g以及GL(n-2)的栅极线13G和配线13N。
B1侧的漏极端子15sd1以与GL(n-2)的栅极线13G及配线13N交叉的方式形成。在接触部CH3和CH4,与上述接触部CH2同样,在栅极绝缘膜21中形成有用于连接栅极配线层13和源极配线层15的接触孔H2。
漏极端子15sd1在接触部CH3与GL(n-2)的栅极线13G连接,在接触部CH4与栅极端子13g连接。另外,B2侧的源极端子15sd2在接触部CH2与配线13N连接。由此,TFT-B与netA连接,经由GL(n-2)的栅极线13G接收置位信号(S)。
(TFT-C)
接着,说明TFT-C的连接方法。图19B是将图16B所示的像素区域205R放大的俯视图。在图19B中省略了遮光区域BM的图示。如图19B所示,在像素区域205R中,与上述像素区域204G和204B同样,TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,由栅极配线层13形成TFT-C的栅极端子13g以及栅极线13G和配线13N(13Na、13Nb)。由源极配线层15形成TFT-C的源极-漏极端子15sd(包含15sd1、15sd2)和配线15L1。在接触部CH2,C1侧的漏极端子15sd1和配线13Na连接。TFT-C通过配线13Na与netA连接,通过配线13Nb与netB连接。另外,TFT-C经由配线15L1被供应电源电压信号(VSS)。
(TFT-F)
接着,说明TFT-F的连接方法。图19C是将图16A所示的像素区域203R放大的俯视图。在图19C中省略了遮光区域BM的图示。如图19C所示,在像素区域203R中,与像素区域204G和204B同样,TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,由栅极配线层13形成TFT-F的栅极端子13g以及栅极线13G和配线13N。由源极配线层15形成TFT-F的源极端子15s以及漏极端子15d和配线15L1。
在接触部CH5,与上述接触部CH2同样,形成有连接栅极配线层13和源极配线层15的接触孔H2。在接触部CH5,TFT-F的源极端子15s和GL(n-1)的栅极线13G连接,TFT-F的栅极端子与netA连接。TFT-F的漏极端子15d经由配线15L1被供应时钟信号(CKA)。另外,TFT-F经由接触部CH5将扫描信号输出给GL(n-1)的栅极线13G。
(TFT-G)
接着,说明TFT-G的连接方法。图19D是将图16C所示的像素区域205B放大的俯视图。在图19D中省略了遮光区域BM的图示。如图19D所示,在像素区域205B中,与像素区域204G和204B同样,TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,由栅极配线层13形成TFT-G的栅极端子13g以及栅极线13G和配线13N。由源极配线层15形成TFT-G的源极-漏极端子15sd(包含15sd1、15sd2)和配线15L1。在接触部CH2,TFT-G的G2侧的源极端子15sd2与配线13N连接。另外,TFT-G的栅极端子13g在接触部CH4与G1侧的漏极端子15sd1和配线15L1连接。由此,TFT-G与netB连接,经由配线15L1被供应时钟信号(CKB)。
(Cbst)
接着,说明电容Cbst的连接方法。图19E是将图16B所示的像素区域203B放大的俯视图。在图19E中省略了遮光区域BM的图示。在像素区域203B中,与上述像素区域204G和204B同样,TFT-PIX和像素电极17在接触部CH1连接。另外,由栅极配线层13形成构成电容Cbst的一个电极13c以及栅极线13G和配线13N。由源极配线层15形成电容Cbst的另一个电极15c、连接部15Lc以及配线15L2。如图19E所示,连接部15Lc具有与配线13N大致相同的宽度,从电极15c延伸形成到接触部CH2,在接触部CH2与配线13N连接。另外,配线15L2从连接部15Lc的接触部CH2侧的端部延伸形成到接触部CH1的附近。在本实施方式中,通过配线形成15L2,使形成电容Cbst的像素区域的开口率和其它像素区域的开口率一致。在接触部CH2,电极15c通过连接部15Lc与配线13N连接。由此,电容Cbst与netA连接。
(TFT-D、E)
接着,说明TFT-D和TFT-E的连接方法。TFT-D和TFT-E与上述TFT-A同样,跨相邻的2个像素区域形成栅极端子13g,形成于其中一个像素区域的配线15L1和栅极端子13g连接。TFT-D和TFT-E的差别在于供应给栅极端子的信号是复位信号(CLR)还是时钟信号(CKA),因此以下说明TFT-D的连接方法。
图19F是将图16A所示的像素区域201B和202R放大的俯视图。在图19F中省略了遮光区域BM的图示。像素区域201B和202R与上述像素区域204G和204B同样,通过形成源极配线层15,而形成TFT-D的源极端子15s和漏极端子15d以及配线15L1。漏极端子15d在像素区域201R中的接触部CH5与GL(n-1)的栅极线13G连接。TFT-D经由像素区域201B和202R中的配线15L1被供应电源电压信号(VSS)、时钟信号(CKA),并经由接触部CH5驱动GL(n-1)的栅极线13G,将置位信号输出给GL(n)的栅极线13G。
以上是栅极驱动器11的构成和各元件的连接例。此外,虽然对形成TFT-B~TFT-E、TFT-F、TFT-G、电容Cbst、TFT-D的像素区域省略了说明,但是与形成TFT-A的像素区域同样,在这些像素区域中,在源极配线层15的上层层叠有保护膜22、23、屏蔽层16、层间绝缘膜24、像素电极17。
(栅极驱动器11的动作)
接着,参照图15和图20说明1个栅极驱动器11的动作。图20是栅极驱动器11扫描栅极线13G时的时序图。在图20中,t3至t4的期间是选择GL(n)的栅极线13G的期间。从显示控制电路4供应的相位按每一水平扫描期间反转的时钟信号(CKA)和时钟信号(CKB)经由端子116~119输入给栅极驱动器11。另外,虽然在图20中省略了图示,但是在每一垂直扫描期间以一定期间为H(High:高)电平的复位信号(CLR)从显示控制电路4经由端子113~115输入给栅极驱动器11。当被输入复位信号(CLR)时,netA、netB、栅极线13G转变为L(Low:低)电平。
在图20的时刻t0至t1,L电平的时钟信号(CKA)输入到端子116、117,H电平的时钟信号(CKB)输入到端子118、119。由此,TFT-G为导通状态,TFT-H为截止状态,因此netB被充电为H电平。另外,TFT-C和TFT-D为导通状态,TFT-F为截止状态,因此netA被充电为L电平的电源电压(VSS),从端子120输出L电平的电位。
接着,当在时刻t1,时钟信号(CKA)变为H电平,时钟信号(CKB)变为L电平时,TFT-G变为截止状态,TFT-H变为导通状态,因此netB被充电为L电平。并且,TFT-C和TFT-D变为截止状态,因此netA的电位维持为L电平,从端子120输出L电平的电位。
在时刻t2,时钟信号(CKA)变为L电平,时钟信号(CKB)变为H电平,经由GL(n-1)的栅极线13G将置位信号(S)输入给端子111、112。由此,TFT-B变为导通状态,netA被充电为H电平。另外,TFT-J变为导通状态,TFT-G变为导通状态,TFT-H变为截止状态,因此netB为维持在L电平的状态。TFT-C和TFT-F变为截止状态,因此netA的电位维持为不下降。在这期间,TFT-D为导通状态,因此从端子120输出L电平的电位。
当在时刻t3,时钟信号(CKA)变为H电平,时钟信号(CKB)变为L电平时,TFT-F变为导通状态,TFT-D变为截止状态。在netA和端子120之间设置有电容Cbst,因此伴随着TFT-F的端子116的电位的上升,netA被充电到比时钟信号(CKA)的H电平高的电位。在这期间,TFT-G和TFT-J变为截止状态,TFT-H变为导通状态,因此netB的电位维持在L电平。TFT-C变为截止状态,因此netA的电位不下降,从端子120输出时钟信号(CKA)的H电平的电位(选择电压)。由此,与端子120连接的GL(n)的栅极线13G被充电为H电平,成为被选择的状态。
当在时刻t4,时钟信号(CKA)变为L电平,时钟信号(CKB)变为H电平时,TFT-G变为导通状态,TFT-H变为截止状态,因此netB被充电为H电平。由此,TFT-C变为导通状态,netA被充电为L电平。在这期间,TFT-D变为导通状态,TFT-F变为截止状态,因此从端子120输出L电平的电位(非选择电压),GL(n)的栅极线13G被充电为L电平。
这样,通过从栅极驱动器11的端子120将置位信号(S)输出给栅极线13G,该栅极线13成为被选择的状态。液晶显示装置1利用与各栅极线13G连接的多个栅极驱动器11依次扫描栅极线13G,利用源极驱动器3向各源极线15S供应数据信号,由此,在显示面板2上显示图像。
在上述第1实施方式中,针对每个栅极线13G在显示区域内形成多个栅极驱动器11。每个栅极线13G被从与该栅极线13G连接的多个栅极驱动器11输出的扫描信号依次驱动。因此,与如以往那样将栅极驱动器设置在显示区域的外侧而从栅极线的一端输入扫描信号的情况相比,一条栅极线上的扫描信号的钝化降低,能高速驱动栅极线。另外,对1条栅极线13G连接有多个栅极驱动器11,因此,即使在该栅极线13G中一部分部位发生了断线的情况下,也能从其它部位供应扫描信号,能维持适当的图像显示。
另外,在上述第1实施方式中,如图12和图14等所示,对设置在显示区域内的栅极驱动器11供应的时钟信号、电源电压信号等控制信号在显示面板2上是从设置有源极驱动器3的1边的边框区域输入的。因此,在没有设置源极驱动器3的其它3边的周边区域能实现窄边框化。
另外,在上述第1实施方式中,在设置在显示区域内的栅极驱动器11的开关元件及配线部与像素电极17之间形成有屏蔽层16,因此,栅极驱动器11和像素电极17相互不干扰,能适当地显示图像。
另外,在上述第1实施方式中,如图16B和图19E所示,在形成构成栅极驱动器11的电容Cbst的像素区域中,为使开口率与其它像素区域的开口率一致,而从接触部CH2到接触部CH1附近形成有配线15L2。由此,像素区域的开口率大致均匀,能降低颜色不均等。
在没有设置上述栅极驱动器11的开关元件的配线的像素中,能配置传感器引出线7。例如,配置传感器引出线的像素能设为未形成有形成栅极驱动器的开关元件或配线的像素。能以使开口率与形成有栅极驱动器的像素相同的方式配置传感器引出线7。通过以与时钟配线或电源配线的配置对应的方式配置传感器引出线,能不降低开口率地进行传感器用电极的配线的引绕。另外,传感器引出线能与源极线或栅极线等、形成于有源矩阵基板20a的电极通过相同的图案化来形成。因此,能不增加工艺工序数、层数地形成传感器引出线。
<实施方式3>
上述实施方式1是在有源矩阵基板20a的像素区域配置传感器引出线的方式。在实施方式3中,在像素区域中不仅配置传感器引出线,还配置对传感器用电极的驱动进行控制的传感器驱动开关元件。传感器驱动开关元件根据从像素区域的外侧供应的控制信号控制驱动电极的电位。此外,上述实施方式2的液晶显示装置1能与本实施方式3的构成进行组合。
图21是表示实施方式3的有源矩阵基板20a的传感器引出配线和传感器驱动开关元件的配置例的俯视图。在图21所示的例子中,沿着像素区域AA的4边中的未设置有端子部12d的边,形成与相对基板20b的驱动电极DL连接的密封接触件SC。沿着未设置有该端子部12d的边在像素区域AA的内侧设置有作为传感器驱动开关元件的一例的最后级TFT。从端子部12d进入像素区域AA的传感器引出线7经由最后级TFT从未设置有端子部12d的边向外伸出,经由密封接触件SC与驱动电极DL连接。
最后级TFT43是作为驱动信号施加的电压的最后级的缓冲器。最后级TFT43预先将施加给驱动电极DL的电压充入,按基于输入的控制信号的定时进行放电。即,最后级TFT43能称为向驱动电极DL施加的电压的最后级的缓冲器。因此,与最后级TFT43连接的传感器引出线7包含:电压供应线,其供应要作为驱动信号施加的电压;以及传感器驱动控制线,其供应对是否将从该电压供应线供应的电压施加给驱动电极DL进行控制的控制信号。
图22A和图22B是表示最后级TFT的构成例的电路图。图22A是包含PMOSTFT44p和NMOSTFT44n的最后级TFT的电路图。在图22A中,控制信号输入到PMOSTFT44p和NMOSTFT44n的栅极,将PMOSTFT44p的漏极和NMOSTFT44n的源极相连的节点为输出端子。恒电压VH输入到PMOSTFT44p的源极,恒电压VL输入到NMOSTFT44n的漏极。
图22B是仅使用NMOSTFT的最后级TFT的电路图。漏极上被输入恒电压VH的NMOSTFT的源极和源极上被输入恒电压VL的NMOSTFT的漏极连接,该连接节点为输出端子。这2个NMOSTFT的栅极上分别被输入相位反转的信号。
图23是表示最后级TFT43的配置的另一例的图。在图23所示的例子中,兼作驱动电极DL的共用电极18设置于有源矩阵基板20a。最后级TFT43形成在与驱动电极DL重叠的区域。在将驱动电极DL和传感器引出线7相连的接触孔H4的附近形成最后级TFT43。即,最后级TFT43形成在驱动电极DL和传感器引出线7之间。另外,针对1个驱动电极DL分散配置有多个最后级TFT43。由此,最终缓冲器和施加由最终缓冲器充电的电压的驱动电极的距离变小。另外,能解决由于传感器引出线7的长度的差异而驱动信号的钝化程度不同的问题。其结果是,能提高触摸面板的性能。另外,由于形成于边框区域的TFT减少,因此窄边框化是容易的。而且,
接着,说明使用了最后级TFT43的驱动电极DL的驱动例。在此,说明图24所示的电路的最后级TFT是针对各驱动电极DL(1)、DL(2)、···DL(N)而设置的情况的例子。在图24所示的例子中,输入信号Xmk(N)输入给TFT-A。TFT-A在输入信号为高电位时,将恒电压VH供应给驱动电极DL(N)。与Xmk(N)相位相反的信号XmkB(N)输入给TFT-B。TFT-B在输入信号为高电位时将恒电压VH供应给驱动电极DL(N)。在此,Xmk和XmkB是高电位为VDD而低电位为VSS的信号。
在图24所示的电路中,Xmk为高电位时,TFT-A导通,将电压VH供应给DL。此时XmkB为低电位,因此TFT-B为截止状态。相反地,XmkB为高电位,Xmk为低电位时,TFT-A截止,TFT-B导通,将VL供应给DL。由此,驱动DL。只要Xmk、XmkB对作为缓冲器TFT的TFT-A和TFT-B的栅极电极进行充放电即可。与由Xmk信号直接驱动驱动电极DL的情况相比能降低驱动负荷。此外,优选VDD>VH+Vth(A)并且VSS≤VL的电位关系。在此,Vth(A)为TFT-A的阈值。
图25是表示使驱动电极DL(1)、DL(2)、···DL(N)并列驱动的情况下的Xmk(1)~(N)、XmkB(1)~(N)的波形和驱动电极DL(1)~(N)的波形的例子的图。图25所示的例子是图24所示的最后级TFT与各驱动电极DL(1)~(N)连接的情况下的动作例。
图26是表示将最后级TFT与驱动电极DL(1)~(N)各自连接的情况下的电路构成例的图。在图26所示的例子中,多个包含TFT-A和TFT-B的最后级TFT43并列连接到1个驱动电极DL。与1个驱动电极DL连接的2个TFT-A和TFT-B跨2行像素地配置。这样,通过将多个最后级TFT43连接到1个驱动电极DL,能增大TFT-A和TFT-B的尺寸的缓冲器的尺寸。此外,在图26中将最后级TFT43在行方向排列,但是也能将最后级TFT43在列方向排列。
<实施方式4>
上述实施方式3是在有源矩阵基板20a的像素区域配置最后级TFT(最终缓冲器)作为驱动电路的一部分的方式。在实施方式4中,在像素区域中不仅配置最终缓冲器,还配置基于时钟信号对驱动信号的输入定时进行控制的驱动电路的传感器驱动开关元件。此外,上述实施方式2的液晶显示装置1能与本实施方式4的构成进行组合。
图27是表示实施方式3的有源矩阵基板20a的构成例的图。图27所示的有源矩阵基板20a具备共用电极18。作为一例,有源矩阵基板20a能提供利用共用电极18和像素电极17(在图27中省略)的电场驱动液晶层LC的FSS模式等横电场模式。
有源矩阵基板20a的共用电极18兼作多个驱动电极D1~D5和检测电极S1~S5。因此,共用电极18分割为与多个驱动电极D1~D5和检测电极S1~S5相当的部分。在多个驱动电极D1~D5中配置有构成设置在像素区域内的驱动电极驱动器35a的开关元件。对1个驱动电极D1输入相同的驱动信号。被输入该相同的驱动信号的1个驱动电极D1还分割为多个(在本例中为6个)电极焊盘,在分割的电极焊盘间配置有检测电极S1~S5。每个该分割的电极焊盘设置有驱动电极驱动器35a。
驱动电极驱动器35a例如包含作为将向驱动电极D1施加的电压充入的缓冲器的TFT或电容、基于时钟信号或来自前级的驱动电极的控制信号来控制缓冲器的电压的充放电的定时的定时控制TFT、根据缓冲器的电压充放电动作向后级的驱动电极输出控制信号的后级控制TFT等开关元件。
由此,像素区域的各像素的共用电极18能作为传感用的驱动电极(有时也称为驱动电极或发送电极)和检测电极(有时也称为传感电极或接收电极)发挥功能。作为一例,在1帧的像素中写入显示数据后,利用配置在图像区域中的驱动电极驱动器35a依次扫描驱动多个驱动电极D1~D5。此时,例如,D1的区域中包含的像素的共用电极作为驱动电极D1发挥功能。在该区域内共用电极相互连接。因此,同次对驱动电极D1所包含的多个电极焊盘输入相同的驱动信号。
从检测信号S1~S5输出与输入到驱动电极D1的驱动信号相应的响应信号。该响应信号反映驱动电极D1和检测信号S1~S5之间的静电电容。触摸检测部37检测驱动电极D1和检测信号S 1~S5之间的静电电容的变化。由此,带传感器的显示装置1能作为单元内(incell)触摸传感器进行动作。
另外,如上述实施方式2所示,在像素区域中还能配置用于驱动液晶面板的驱动器。在将栅极驱动器和驱动电极驱动器两者配置在像素区域中的情况下,能使配置栅极驱动器的像素和配置驱动电极驱动器的像素是不同的。例如,能在驱动电极D1~D5的区域形成驱动电极驱动器,在检测电极S1~S5的区域形成栅极驱动器。
图28是表示驱动电极驱动器35a的等价电路的一例的图。如图28所示,驱动电极驱动器35a具有包括作为开关元件的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)的TFT-A~TFT-K和电容Cbst。在图28中,将连接TFT-B的源极端子、TFT-A的漏极端子、TFT-C的源极端子、电容Cbst的一个电极以及TFT-F的栅极端子的配线称为netA。另外,将连接TFT-C的栅极端子、TFT-G的源极端子、TFT-H的漏极端子、TFT-I的源极端子以及TFT-J的源极端子的配线称为netB。另外,将连接电容Cbst的另一个电极、TFT-F的源极端子、TFT-D的漏极端子、TFT-E的漏极端子以及TFT-K的栅极端子的配线称为SR。
复位信号(CLR)输入到TFT-A的各栅极端子。TFT-A的漏极端子与netA连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。时钟信号(CKB)输入到TFT-B的栅极端子。TFT-B的栅极端子与漏极端子连接(二极管式连接),源极端子与netA连接。前级的置位信号(S)输入到TFT-B的栅极端子。
TFT-C的各栅极端子与netB连接,C1的漏极端子与netA连接,C2的源极端子与电源电压端子VSS连接。电容Cbst的一个电极与netA连接,另一个电极与端SR连接。时钟信号(CKB)输入到TFT-D的栅极端子。TFT-D的漏极端子与SR连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
复位信号(CLR)输入到TFT-E的栅极端子。TDT-E的漏极端子与SR连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。TFT-F的栅极端子与netA连接,时钟信号(CKA)输入到漏极端子,源极端子与SR连接。
TFT-G的栅极端子与G1的漏极端子连接(二极管式连接),源极端子与netB连接。时钟信号(CKA)输入到栅极端子。时钟信号(CKA)输入到TFT-H的栅极端子。TFT-H的漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。
复位信号(CLR)输入到TFT-I的栅极端子。TFT-I的漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。前级的置位信号(S)输入到TFT-J的栅极端子。TFT-J的漏极端子与netB连接,源极端子与电源电压端子VSS连接。VH信号输入到TFT-K的漏极端子。TFT-K的栅极端子与netB连接,源极端子与驱动电极DL连接。
图29是驱动电极驱动器35a扫描驱动电极D1~D5时的时序图。在图29中,t3至t4的期间是驱动信号输入到DL(n)的期间。从像素区域的外部供应的相位按每一水平扫描期间反转的时钟信号(CKA)和时钟信号(CKB)经由TFT―D、F、G、H输入到驱动电极驱动器35a。另外,虽然在图29中省略了图示,但是在每一垂直扫描期间以一定期间为H(High:高)电平的复位信号(CLR)经由TFT-A、E、I输入给驱动电极驱动器35a。当被输入复位信号(CLR)时,netA、netB、DL转变为L(Low:低)电平。
在图29的时刻t0至t1,L电平的时钟信号(CKA)输入给TFT―H、F,H电平的时钟信号(CKB)输入给TFT-G、D。由此,TFT-G为导通状态,TFT-H为截止状态,因此netB被充电为H电平。另外,TFT-C和TFT-D为导通状态,TFT-F为截止状态,因此netA被充电为L电平的电源电压(VSS),SR为L电平的电位。
接着,当在时刻t1,时钟信号(CKA)变为H电平,时钟信号(CKB)变为L电平时,TFT-G变为截止状态,TFT-H变为导通状态,因此netB被充电为L电平。并且,TFT-C和TFT-D变为截止状态,因此netA的电位维持为L电平,SR为L电平的电位。
在时刻t2,时钟信号(CKA)变为L电平,时钟信号(CKB)变为H电平,从前级将置位信号(S)输入到TFT-A、TFT-J。由此,TFT-B变为导通状态,netA被充电为H电平。另外,TFT-J变为导通状态,TFT-G变为导通状态,TFT-H变为截止状态,因此netB成为维持在L电平的状态。TFT-C和TFT-F变为截止状态,因此netA的电位维持为不下降。这期间,TFT-D变为导通状态,因此SR为L电平的电位。
当在时刻t3,时钟信号(CKA)变为H电平,时钟信号(CKB)变为L电平时,TFT-F变为导通状态,TFT-D变为截止状态。在netA和SR之间设置有电容Cbst,因此伴随着TFT-F的漏极端子的电位的上升,netA被充电到比时钟信号(CKA)的H电平高的电位。在这期间,TFT-G和TFT-J变为截止状态,TFT-H变为导通状态,因此netB的电位维持为L电平。TFT-C为截止状态,因此netA的电位不下降,从端子120输出时钟信号(CKA)的H电平的电位(选择电压)。由此,SR被充电为H电平。此时,TFT-K导通,VH信号经由TFT-K输入给DL。在此,为了使TFT-K充分导通,优选VDD≥VDD2+Vth。VDD是CKA、CKB、CLR的高电位,VDD2是VH的高电位,Vth是TFT-B的阈值。
当在时刻t4,时钟信号(CKA)变为L电平,时钟信号(CKB)变为H电平时,TFT-G变为导通状态,TFT-H变为截止状态,因此netB被充电为H电平。由此,TFT-C变为导通状态,netA被充电为L电平。在这期间,TFT-D变为导通状态,TFT-F变为截止状态,因此SR为L电平的电位。由此,TFT-K截止,结束向驱动电极DL供应VH信号。
这样,驱动电极驱动器35a依次将驱动信号供应给多个驱动电极D1~D6,触摸检测部37接收与驱动信号相应的响应信号。
图30是表示图28所示的驱动电极驱动器35a在像素区域中的配置例的图。在图28所示的例子中,与栅极线G(n-1)~G(n+6)并行地配置有驱动电极DL(N-1)~DL(N+1)。与源极线15S并行地配置有向驱动电极驱动器35a供应信号(VSS、CLR、CKA、CKB)的配线。另外,配线SR也与栅极线G并行地设置。与源极线并行的上述配线组以通过相互不同的像素列的方式配置。驱动电极DL与共用电极COM连接。TFT-A~K连接到驱动电极DL或配线SR。图30中的A~K与图28的TFT-A~K对应。TFT-A~K分别配置在不同的像素。由此,能将TFT和配线分散地配置在像素区域内。能防止配线和TFT集中在特定的像素中,能使整个像素区域的透射率的分布均匀。
此外,在图30所示的例子中,输入给向D(N)输出驱动信号的驱动电极驱动器的时钟信号与输入给向下级的D(N+1)输出驱动信号的驱动电极驱动器的时钟信号为相反相位。具体地说配置为,供应给D(N)的驱动电极驱动器中的TFT-D、TFT-F、TFT-H以及TFT-G各自的时钟信号与供应给相邻的D(N+1)的驱动电极驱动器的这些TFT各自的时钟信号为相反相位。
另外,如上所述,能在像素区域中配置驱动电极驱动器35a和栅极驱动器11这两者。在该情况下,驱动电极驱动器35a的配线和TFT能配置在未设置有栅极驱动器11的配线和TFT的像素中。由此,能使像素区域的开口率的分布接近均匀。例如,为了使开口率均匀化,能将设置在未配置有栅极驱动器11的像素中的虚设配线用作驱动电极驱动器35a的配线。另外,能将配线的至少一部分由驱动电极驱动器35a和栅极驱动器11共有。
作为一例,能将栅极驱动器11的TFT和配线配置在未设置有驱动电极驱动器35a的TFT和配线的像素列中。例如,在图30所示的构成的情况下,能将栅极驱动器11的TFT和配线设置在比设置有驱动电极驱动器的TFT和配线的像素列的外侧的像素列GR1靠左的像素列(在图30中未图示)中。
这样,不限于按每列划分栅极驱动器11的区域和驱动电极驱动器35a的区域的情况,也能按每行划分栅极驱动器11的区域和驱动电极驱动器35a的区域。例如,不设置与图30所示的源极线15S-0对应的驱动电极驱动器的配线。这样,能沿着未设置有驱动电极驱动器配线的像素列的源极线15-0配置栅极驱动器11用的配线。在该情况下,能在未设置有驱动电极驱动器的TFT的行配置栅极驱动器11用的TFT。
而且,用于控制驱动电极驱动器的配线的至少一部分能兼作用于控制栅极驱动器11的配线。图31是将驱动电极驱动器的配线和栅极驱动器11的配线设为共有的情况下的构成例。在图31所示的例子中,在由配置D(N)的驱动电极驱动器的TFT的行和配置D(N+1)的驱动电极驱动器的TFT的行夹着的行设置栅极驱动器11的TFT。在图31中,TFT的A~J分别与图15所示的TFT-A~TFT-J对应。在该例子中,将供应电源电压(VSS)的线以及供应时钟信号(CKA、CKB)的线和供应复位信号(CLR)的线由栅极驱动器11和驱动电极驱动器共有。该方式是一例,也能将这些线中的至少1种线由栅极驱动器11和驱动电极驱动器共有。在图31所示的构成的情况下,例如,栅极驱动器和驱动电极驱动器能分时地进行动作。这样,通过共有配线,能效率良好地配置配线。
此外,驱动电极驱动器35a的构成和动作不限于上述例子。例如,如图32所示,也可以是按每个驱动电极DL设置基于时钟信号CLK依次将驱动信号输入到多个驱动电极DL(1)~(N)的移位寄存器的构成。图32表示顺次地对驱动电极DL进行驱动的顺次驱动电路的一例。图33是图32所示的驱动电路的时序图。
图32的驱动电极驱动器35b具有与各驱动电极分别对应的移位寄存器252和开关电路253。各移位寄存器252经由开关电路253与驱动电极DL连接。供应时钟信号的线221连接到移位寄存器。输入驱动信号波VH的驱动信号线222连接到开关电路253。移位寄存器252通过控制开关电路252来控制驱动信号波VH是否向驱动电极DL输出。
驱动信号波VH能设为矩形波,即按某周期连续输出的脉冲信号。与驱动电极DL(1)~(N)分别对应设置的多个移位寄存器252依次按固定时间将开关电路253导通。由此,如图33所示,矩形波的驱动信号依次输出给多个驱动电极DL(1)~(N)。
图34是表示图32所示的移位寄存器252的构成的图。图35是表示图34所示的移位寄存器252的电路构成例的图。在图34所示的例子中,多个移位寄存器252具备分别输入相反相位的2个时钟信号CK1、CK2的端子、输入前级的移位寄存器的输出信号S的端子、将输出信号Z输出的端子以及输入后级的移位寄存器的输出信号R的端子。此外,最初一级的移位寄存器代替输入前级的输出信号Z的端子而被输入驱动开始信号DSP。例如,各移位寄存器252能根据前级的输出信号S成为导通状态的定时,延迟基于时钟的这部分时间而使输出信号Z成为导通状态。而且,各移位寄存器252能在后级的输出信号R成为导通状态的定时使输出信号Z成为截止状态。
在图35所示的例子中,移位寄存器252具备:将用于使输出信号Z成为导通状态(High Level:高电平)的电压VC充入的电容Cap;以及第1~第4开关元件(TFT-1~4)。第1开关元件TFT-1基于第1时钟信号CK1输出电容Cap所充入的电压VC。第3开关元件TFT-3基于前级的输出信号S将电压VC充入电容Cap。第2开关元件TFT-2基于第2时钟信号CK2使输出信号S的电压成为截止状态(Low Level:低电平)。第4开关元件TFT-4基于后级的输出信号R重新设定电压VC。
电容的一个电极与用于存储电压VC的配线P连接,另一个电极与配线Q连接。配线Q是将输出信号输出的线。第1开关元件TFT-1的栅极端子与配线P连接,源极端子与配线Q连接,漏极端子与第1时钟信号CK1的输入端子连接。第2开关元件TFT-2的栅极端子与第2时钟信号CK2的输入端子连接,源极电极与电源电压VSS的供应线连接,漏极端子与配线Q连接。
第3开关元件TFT-3的栅极端子和漏极端子连接到前级的输出信号S的输入端子,栅极端子与配线P连接。第4开关元件TFT-4的栅极端子与后级的输出信号R的输入端子连接,漏极端子与配线P连接,源极端子与电源电压VSS的供应线连接。
图36是表示将具有图32、图34以及图35所示的构成的驱动电极驱动器35b配置在像素区域中的情况下的电路构成例的图。在图36中,对TFT-1、TFT-2、TFT-3以及TFT-4分别标注附图标记1、2、3、4。在图36所示的例子中,供应电源电压VSS的线、供应第1时钟信号CK1的线、供应第2时钟信号CK2的线以及供应驱动信号波VH的线是与源极线15S并行地设置的。它们是与设置于像素区域的驱动电极驱动器35b连接的线。第n级的移位寄存器252(n)和第n+1级的移位寄存器252(n+1)设置在不同的行的像素。各级的移位寄存器252的TFT-1~TFT-4与图35所示的电路构成同样,与供应VSS、CK1、CK2的各信号的线以及配线P、Q连接。
另外,开关电路253的栅极端子与移位寄存器252的配线Q连接,漏极端子与供应驱动信号波的线连接,源极端子与驱动电极DL连接。另外,第n级的移位寄存器252(n)的配线Q连接到第n+1级的移位寄存器252(n+1)的TFT-3的栅极端子和漏极端子。第n+1级的移位寄存器252(n+1)的配线Q连接到第n级的移位寄存器252(n)的TFT-4的栅极端子。
图37是表示图32~图36所示的驱动电极驱动器36b的动作例的图。图37表示从与驱动开始信号DSP、第1时钟信号CK1、第2时钟信号CK2以及驱动电极DL(1)、DL(2)、…、DL(N)分别对应的移位寄存器252输出的信号Z的一例。
在图37所示的例子中,扫描驱动电极DL(1)~驱动电极DL(N)的时间即垂直扫描时间为T1的期间和垂直扫描时间为T2的期间交替设置。垂直扫描时间为T1的期间的时钟信号CK1、CK2的周期t1和垂直扫描时间为T2的期间的时钟信号CK1、CK2的周期t2不同。这样,能将垂直扫描时间不同的多个期间在时间轴上排列。由此,能分时地执行垂直扫描时间相互不同的多个动作。例如,能进行根据噪声环境切换驱动信号的周期的动作。或者,在将向驱动电极驱动器35供应时钟信号的线兼作供应栅极驱动器的时钟信号的线的情况下,能分别分时地进行驱动电极驱动器35的动作和栅极驱动器的动作。
图38是表示图35所示的构成的移位寄存器252的动作例的图。在图38中,表示在图37中移位寄存器252的输出信号Z为导通状态的期间及其前后的期间的信号。
在图38所示的例子中,在前级的输出信号S从截止状态变为导通状态的时点ta,输出信号S会导致配线P的电压VC发生变化。此时,第1时钟信号CK1为低电位,第2时钟信号CK2为高电位,因此TFT-1截止,TFT-2导通。因此,配线Q的电压即输出信号Z的电压变为截止状态(低电平)。之后,在第2时钟信号CK2变为低电平,第1时钟信号CK1变为高电平的时点tb,电压VC提升而TFT-1导通。其结果是,输出信号Z(DL)从截止状态(低电平)变为导通状态(高电平)。在第1时钟CK1为高电平的期间tc,保持输出信号的导通状态。在后级的输出信号R变化为导通状态的时点td,TFT-4导通,配线P的电压为VSS。其结果是,输出信号Z从导通状态变为截止状态。
以上,示出了驱动电极驱动器中使用移位寄存器的构成和动作的例子。驱动电极驱动器的驱动方式不限于该例子。例如,驱动方式不限于顺次驱动,能进行并列驱动。图39是表示能进行并列驱动的驱动电极驱动器35c的构成例的图。图40是图39所示的并列驱动电路的时序图。
图39的驱动电极驱动器35c具有与各驱动电极分别对应的移位寄存器255和开关电路256。各移位寄存器255经由开关电路256与驱动电极DL连接。供应时钟信号CK的线227和供应经过编码的模式的信号Xmk的线228连接到移位寄存器255。输入驱动信号的高电平电压VH和低电平电压VL的驱动信号线229连接到开关电路256。移位寄存器255基于时钟信号CK和经过编码的模式的信号Xmk控制开关电路256,由此,使用VH和VL生成具有经过编码的模式的施加电压,并将其输出给各驱动电极DL。具有该经过编码的模式的施加电压同时(并列地)施加给多个驱动电极DL。作为信号Xmk输入的经过编码的模式例如能为M序列或阿达玛码。
图41是表示使用了移位寄存器255的并列驱动的驱动电路的另一构成例的图。图42是表示图41所示的移位寄存器255的电路构成例的图。在图41所示的例子中,相互连接的多个移位寄存器中的连续的2个移位寄存器用于向1个驱动电极DL供应驱动信号。即,对各驱动电极DL设置2级的移位寄存器的组。2级的移位寄存器中的一方输出信号Z向驱动电极DL输出。由此,能将相同电平的信号同时输出给连续的2个驱动电极DL(n)、DL(n+1)。例如,能对1个驱动DL(n)及其后级的驱动电极DL(n+1)这两者同时输入高电平的信号(表示“1”的信号)或低电平的信号(表示“0”的信号)。因此,能将基于所输入的信号Xmk的模式的信号同时输出给多个驱动电极DL(1)~(N)。
各移位寄存器255具备分别输入相反相位的2个时钟信号CK1、CK2的端子、输入前级的移位寄存器的输出信号S的端子、将输出信号Z输出的端子以及输入后级的移位寄存器的输出信号R的端子。此外,最初一级的移位寄存器代替输入前级的输出信号Z的端子而被输入经过编码的模式的信号Xmk。
在图42所示的例子中,移位寄存器252具备:将用于使输出信号Z成为导通状态的电压VC充入的电容Cap;以及第1~第4开关元件(TFT-1~4)。第1开关元件TFT-1基于第1时钟信号CK1输出电容Cap所充入的电压VC。第3开关元件TFT-3基于前级的输出信号S将电压VC充入电容Cap。第2开关元件TFT-2基于第2时钟信号CK2使输出信号S的电压成为截止状态(规定电压)。第4开关元件TFT-4基于后级的输出信号R重新设定电压VC。
电容的一个电极与用于存储电压VC的配线P连接,另一个电极与配线Q连接。配线Q是将输出信号输出的线。第1开关元件TFT-1的栅极端子与配线P连接,源极端子与配线Q连接,漏极端子与第1时钟信号CK1的输入端子连接。第2开关元件TFT-2的栅极端子与第2时钟信号CK2的输入端子连接,源极电极与电源电压VSS的供应线连接,漏极端子与配线Q连接。
第3开关元件TFT-3的栅极端子和漏极端子连接到前级的输出信号S的输入端子,栅极端子与配线P连接。第4开关元件TFT-4的栅极端子与后级的输出信号R的输入端子连接,漏极端子与配线P连接,源极端子与电源电压VSS的供应线连接。
图43是表示将具有图41和图42所示的构成的驱动电极驱动器35c配置在像素区域的情况下的电路构成例的图。在图43中,对TFT-1、TFT-2、TFT-3以及TFT-4分别标注附图标记1、2、3、4。在图43所示的例子中,供应电源电压VSS的线、供应第1时钟信号CK1的线以及供应第2时钟信号CK2的线是与源极线15S并行地设置的。它们是与设置于像素区域的驱动电极驱动器35c连接的线。与第n个驱动电极DL(n)对应的第1移位寄存器255-1(n)和与第n个驱动电极DL(n)对应的第2移位寄存器255-2(n)设置在不同行的像素中。在第1移位寄存器255-1和第2移位寄存器255-2各自中,TFT-1~TFT-4与图42所示的电路构成同样,与供应VSS、CK1、CK2的各信号的线及配线P、Q连接。
与第n个驱动电极DL(n)对应的第1移位寄存器255-1(n)的配线Q连接到驱动电极DL(n)。该配线Q还连接到与第n-1个驱动电极DL(n)对应的第1移位寄存器255-1(n-1)的TFT-4的栅极端子以及与第n个驱动电极DL(n)对应的第2移位寄存器252-2(n)的TFT-3的栅极端子和漏极端子。
另外,与第n个驱动电极DL(n)对应的第2移位寄存器255-2(n)的配线Q连接到第n+1个驱动电极DL(n+1)的第1移位寄存器255-1(n+1)的TFT-3的栅极端子和漏极端子。该第2移位寄存器255-2(n)的配线Q还连接到与第n个驱动电极DL(n)对应的第1移位寄存器的TFT―4的栅极电极。另外,第n+1级的第1移位寄存器252(n+1)的配线Q与第n级的第2移位寄存器252(n)的TFT-4的栅极端子连接。
即,输出各级的第1移位寄存器的输出信号的配线Q不仅连接到前级的移位寄存器的TFT-4的栅极端子和后级的移位寄存器的栅极端子,还连接到驱动电极DL。而另一方面,各级的第2移位寄存器的输出信号连接到前级的移位寄存器的TFT-4的栅极端子和后级的移位寄存器的栅极端子,不输出给驱动电极DL。
通过将上述顺次驱动或并列驱动的移位寄存器用于驱动电极驱动器,能抑制面板的大画面化、由高清晰化引起的边框区域的配线条数的增加。其结果是,能减小边框宽度。另外,能靠近驱动电极DL地配置驱动电极驱动器,因此还能抑制由驱动电极DL和驱动电极驱动器之间的配线电阻引起的传感器性能的降低。
(实施方式的效果)
根据上述实施方式1~4,能在像素区域配置与传感器用电极连接的线引出线。因此,能减少配置在像素区域的外侧的边框区域的配线。另外,通过在像素区域中与传感器用电极重叠的位置设置传感器引出配线或传感器驱动开关元件,能对传感器用电极的低电阻化有贡献。由此,能实现触摸面板性能的提高。而且,在传感器用电极兼作共用电极的情况下,能通过共用电极的低电阻化实现显示性能的提高。另外,通过将驱动电路的一部分配置在像素区域,驱动电路的设计的自由度提高,因此不规则面板的设计和制造是容易的。另外,通过将栅极驱动器和传感器用电极的驱动驱动器配置在像素区域,像素的开口率的均匀化变得容易。
在上述实施方式1~4中,设置于像素区域的驱动电极驱动器的开关元件能使用氧化物半导体。氧化物半导体例如能设为InGaZnO系氧化物半导体。由此,能大幅降低由漏电流引起的功耗。另外,通过由InGaZnO系氧化物半导体形成TFT,能减小TFT本身的面积。因此,能抑制由将驱动电极驱动器用的TFT设置在像素区域而引起的开口率的降低。其结果是,能将像素区域内的驱动电极驱动器用对显示质量的影响抑制在容许范围内。另外,通过使用InGaZnO系氧化物半导体,与非晶Si、多晶Si等Si系相比,能将高电压用于驱动器电路。因此,能将液晶显示装置(LCD)用的高电压用于触摸面板。其结果是,能不增加成本地增加信号,提高触摸面板的性能。
此外,本发明不限于上述实施方式。例如,虽然上述实施方式是在有源矩阵基板20a和相对基板20b的液晶层LC侧具有承担触摸面板功能的层的单元内(incell)型的带传感器的显示装置的例子,但是例如在设置于相对基板的观察者侧的偏振板和相对基板之间设置承担触摸面板功能的层的单元上(oncell)型的带传感器的显示装置也包含在本发明的实施方式中。另外,在设置于相对基板的观察者侧的偏振板的进一步观察者侧配置触摸面板的外置型的触摸面板也包含在本发明的实施方式中。
在上述例子中,说明了在有源矩阵基板的源极层或栅极层配置传感器引出线或传感器驱动开关元件的例子,但是它们也可以设置在有源矩阵基板以外的层。例如,在外置型触摸面板中,也能在相对基板和触摸面板之间的层配置上述实施方式的构成的传感器引出配线。
另外,上述实施方式是互电容方式的触摸面板的动作例,但是触摸面板也可以是自电容方式。另外,触摸面板不限于静电电容方式。例如,即使是电阻膜方式等其它检测方式,也能将本发明应用于具有用于检测对象物的接触或接近的电极的触摸面板。
附图标记说明
1 带传感器的显示装置
2 显示面板
7 传感器引出配线
13 栅极线
15 源极线
17 像素电极
18 共用电极
20a 有源矩阵基板
20b 相对基板
DL 驱动电极
SE 检测电极。
Claims (11)
1.一种带传感器的显示装置,具有配置有用于显示图像的像素的像素区域,能检测对象物的接触或接近,其特征在于,具备:
第1基板;
第2基板,其与上述第1基板相对;
液晶层,其设置在上述第1基板和上述第2基板之间;
多个第1线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在第1方向延伸;
多个第2线,其设置于上述第1基板,在上述像素区域中在与上述第1方向不同的第2方向延伸;
像素开关元件,其按每个由上述第1线和上述第2线规定的像素设置,连接到上述第1线和上述第2线;
多个传感器用电极,其设置在上述第1基板和上述第2基板中的至少任意一方的与上述像素区域重叠的位置,用于检测上述对象物的接触或接近;以及
多个传感器引出线,其在上述第1基板的像素区域中与上述第1线或上述第2线并行地设置,与上述多个传感器用电极分别连接。
2.根据权利要求1所述的带传感器的显示装置,
上述传感器用电极以在上述第1方向或上述第2方向延伸的方式形成在上述第1基板中,
上述传感器引出线在从与上述像素区域垂直的方向看的情况下,以在与上述传感器用电极相同的方向延伸的方式形成在与上述传感器用电极重叠的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的带传感器的显示装置,
上述传感器用电极的至少一部分设置于上述第2基板,
上述带传感器的显示装置还具备密封构件,上述密封构件设置在上述第1基板和上述第2基板之间,将设置于上述第1基板的上述传感器引出线和设置于上述第2基板的上述传感器用电极电连接。
4.根据权利要求3所述的带传感器的显示装置,
上述密封构件沿着与上述第1方向平行的边设置,
上述传感器引出线从与上述第2方向平行的边进入上述像素区域,从设置有上述密封构件的边向上述像素区域的外侧伸出而与上述密封构件连接,
在上述第2基板中,在设置有上述密封构件的边,上述密封构件和上述像素区域内的传感器用电极连接。
5.根据权利要求1~5中的任一项所述的带传感器的显示装置,
还具备:
驱动用开关元件,其形成在上述第1基板的像素区域,基于从上述像素区域的外侧供应的信号控制上述第1线或上述第2线的驱动;以及
驱动控制线,其形成在上述第1基板的上述像素区域,在上述第1方向或上述第2方向延伸而与上述驱动用开关元件连接,
在从与上述像素区域的面垂直的方向看上述像素区域时即俯视时,上述驱动控制用开关元件或上述驱动控制线所重叠的像素与上述传感器引出线所重叠的像素相互不同。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的带传感器的显示装置,
还具备传感器驱动开关元件,上述传感器驱动开关元件配置在上述像素区域,控制上述传感器用电极的驱动,
上述传感器引出线将上述传感器驱动开关元件与上述传感器用电极之间以及上述传感器驱动开关元件与上述像素区域的外部之间中的至少任意一方连接。
7.根据权利要求6所述的带传感器的显示装置,
将上述传感器驱动开关元件与上述像素区域的外部之间连接的传感器引出线包含:
电压供应线,其从上述像素区域的外侧向上述传感器驱动开关元件供应规定电压;以及
传感器驱动控制线,其供应对是否将从上述电压供应线供应的上述规定电压施加给上述传感器用电极进行控制的信号。
8.根据权利要求6或7所述的带传感器的显示装置,
在上述像素区域中,上述传感器驱动开关元件连接在上述传感器引出线与上述传感器用电极之间。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的带传感器的显示装置,
上述传感器用电极包含:驱动电极,其被输入驱动信号;以及检测电极,其根据上述驱动信号输出响应信号,
上述驱动电极和上述检测电极中的任意一方形成于上述第2基板。
10.根据权利要求1~9中的任一项所述的带传感器的显示装置,
还具备:
像素电极,其按每个上述像素设置;以及
共用电极,其与像素电极相对地设置,
上述共用电极兼作上述传感器用电极。
11.根据权利要求1~10中的任一项所述的带传感器的显示装置,
在上述多个传感器引出线中,线宽或与1个传感器用电极连接的传感器引出线的数量根据传感器引出线的长度而不同。
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