CN110023887B - 带触摸传感器的液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

带触摸传感器的液晶显示装置及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

带触摸传感器的液晶显示装置(101)具备：第1基板(10)；第2基板(20)；液晶层(8)，其设置在第1基板与第2基板之间；第1共用电极(4)和多个像素电极(2)，其用于对液晶层施加电压；以及触摸传感器用的多个第1电极和多个第2电极，液晶层包含具有负的介电常数各向异性的液晶，第1基板具有：多个像素电极(2)；以及第1共用电极(4)，其与多个像素电极隔着绝缘层配置，第2基板具有：第2透明基板(21)；以及第2共用电极(9)，其形成在第2透明基板的液晶层侧，第1共用电极(4)包含兼作触摸传感器用的多个第1电极的多个第1共用电极部分(4p)，第2共用电极(9)包含兼作触摸传感器用的多个第2电极的多个第2共用电极部分(9p)。

Description

带触摸传感器的液晶显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及带触摸传感器的液晶显示装置及其驱动方法，特别是涉及具备静电电容式的触摸传感器的液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术
近年来，具备触摸传感器的显示装置(以下称为“触摸面板”)已广泛用于智能手机、平板型便携终端等。作为触摸传感器，已知电阻膜式、静电电容式、光学式等各种方式。在它们之中，能应对多点触摸、能进行高精度的触摸位置检测的投影型静电电容式的触摸传感器的使用很广泛。静电电容式的触摸传感器具有隔着电介质层彼此相对配置的驱动电极(以下称为“触摸扫描电极”)和触摸检测电极。形成在触摸扫描电极与触摸检测电极之间的静电电容会因有无物体(例如手指)的接触而发生变化。因此，通过形成与静电电容的变化相应的检测信号，能够检测有无接触。
触摸面板有外置型(在配置于观察者侧的偏振板的进一步观察者侧配置触摸传感器)和内置型。内置型触摸面板有外嵌(on-cell)式触摸面板和内嵌(in-cell)式触摸面板。在此，单元是指显示单元(以下称为“显示面板”)，例如，液晶显示面板包含隔着液晶层而彼此相对的一对基板(例如TFT基板和相对基板)，不包含偏振板。“内嵌式”是指在显示面板内具有担负触摸面板功能的层的方式。另一方面，“外嵌式”是指担负触摸面板功能的层配置在显示面板与偏振板之间(例如相对基板与偏振板之间)的方式。另外，还有将担负触摸面板功能的层分别配置在显示面板内以及显示面板与偏振板之间的“混合型”，但在此，由于该“混合型”中担负触摸面板功能的层的至少一部分配置在显示面板与偏振板之间，因此，也将该“混合型”称为“外嵌式”。内置型触摸面板与外置型触摸面板相比，有利于薄型化、轻量化等，具有能提高光的透射率的优点。
专利文献1和2公开了在使用横电场模式的液晶显示面板的内置型触摸面板中将设置于TFT基板的共用电极用作触摸扫描电极。从而，得到不易受使用者(手指)的电位影响的触摸传感器。
例如，在专利文献2中公开了使用FFS(Fringe Field Switching；边缘场开关)模式的液晶显示面板的内嵌式和外嵌式的触摸面板。液晶层使用正型液晶材料(参照专利文献2的图10)。在专利文献2的内嵌式触摸面板中，将形成于TFT基板的共用电极用作触摸扫描电极，并且将触摸检测电极形成在相对基板的液晶层侧(专利文献2的图13、图14等)。在外嵌式触摸面板中，将形成于TFT基板的共用电极用作触摸扫描电极，并且将触摸检测电极形成在相对基板的观察者侧(相对基板与偏振板之间)(专利文献2的图9等)。在该外嵌式触摸面板中，需要在相对基板的透明基板(玻璃基板)中的与形成彩色滤光片层等的液晶层侧表面相反的一侧的表面形成触摸检测电极，与内嵌式触摸面板相比，存在制造成本高、难以使玻璃基板变薄等问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2014-109904号公报
专利文献2：特开2009-244958号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，本发明的发明人经研究发现，在专利文献2所公开的内嵌式触摸面板中，在触摸检测动作时，随着对触摸扫描电极施加驱动信号，可能会产生光的透射率下降、发生显示不均等问题。另外获知，在液晶显示动作(对像素电极的写入动作)时，由于液晶取向的紊乱，有时会得不到较高的显示质量。详细情况后述。
本发明的实施方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能提高光透射率和显示质量的带触摸传感器的液晶显示装置。
用于解决问题的方案
本发明的一个实施方式的带触摸传感器的液晶显示装置具有：显示区域，其包含在第1方向和与上述第1方向交叉的第2方向上二维排列的多个像素；以及周边区域，其位于上述显示区域的周边，上述带触摸传感器的液晶显示装置具备：第1基板；第2基板，其配置为与上述第1基板相对；液晶层，其设置在上述第1基板与上述第2基板之间；第1共用电极和多个像素电极，其用于对上述液晶层施加电压；以及多个第1电极和多个第2电极，其是触摸传感器用的多个第1电极和多个第2电极，上述多个第1电极和上述多个第2电极中的一方是多个触摸检测电极，另一方是多个触摸扫描电极，上述显示区域包含多个触摸检测单位，上述多个触摸检测单位各自是上述多个触摸检测电极中的1个触摸检测电极与上述多个触摸扫描电极中的1个触摸扫描电极相交叉的部分，上述液晶层包含具有负的介电常数各向异性的液晶，上述第1基板具有：第1透明基板；多个栅极线，各自在上述第1方向上延伸设置；多个源极线，各自在上述第2方向上延伸设置；上述多个像素电极，其配置在上述第1透明基板的上述液晶层侧；以及上述第1共用电极，其配置在上述第1透明基板的上述液晶层侧，并与上述多个像素电极隔着绝缘层配置，上述第2基板具有：第2透明基板；以及第2共用电极，其形成在上述第2透明基板的上述液晶层侧，上述第1共用电极包含多个第1共用电极部分，上述多个第1共用电极部分兼作触摸传感器用的上述多个第1电极，上述第2共用电极包含多个第2共用电极部分，上述多个第2共用电极部分兼作触摸传感器用的上述多个第2电极。
在某个实施方式中，上述第2基板配置在上述第1基板的观察者侧，上述多个第1共用电极部分兼作上述多个触摸扫描电极，上述多个第2共用电极部分兼作上述多个触摸检测电极。
在某个实施方式中，在上述周边区域，上述第1基板还具有：扫描驱动器，其连接到上述多个第1共用电极部分；以及半导体芯片搭载区域，其搭载有半导体芯片，上述扫描驱动器配置在上述半导体芯片搭载区域或者配置在上述半导体芯片搭载区域与上述显示区域之间。
在某个实施方式中，上述第1基板还具备多个扫描配线，上述多个扫描配线连接上述多个第1共用电极部分与上述扫描驱动器，上述多个扫描配线各自具有位于上述显示区域内的部分。
在某个实施方式中，针对上述多个第1共用电极部分中的每一个第1共用电极部分设置有2个以上的上述扫描配线。
在某个实施方式中，上述多个第1共用电极部分各自在上述显示区域中在上述第1方向上延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸。
在某个实施方式中，上述多个第1共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第1方向上横穿上述显示区域而延伸。
在某个实施方式中，上述第1基板配置在上述第2基板的观察者侧，上述多个第1共用电极部分兼作上述多个触摸检测电极，上述多个第2共用电极部分兼作上述多个触摸扫描电极。
在某个实施方式中，上述多个第1共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第1方向上横穿上述显示区域而延伸。
在某个实施方式中，上述多个第1共用电极部分各自在上述第1方向上横穿上述显示区域而延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸。
在某个实施方式中，上述第2共用电极部分各自横穿上述显示区域并一直延伸到上述周边区域，上述第2共用电极部分各自的位于上述周边区域的部分经由配置在上述第1基板与上述第2基板之间的接触柱而电连接到上述第1基板侧。
在某个实施方式中，上述第2基板还具备彩色滤光片层，上述第2共用电极配置在上述彩色滤光片层与上述第2透明基板之间。
在某个实施方式中，上述第2基板还具备彩色滤光片层，上述第2共用电极配置在上述彩色滤光片层与上述液晶层之间。
在某个实施方式中，上述像素电极配置在上述第1共用电极与上述液晶层之间。
在某个实施方式中，上述第1共用电极配置在上述像素电极与上述液晶层之间。
在某个实施方式中，上述带触摸传感器的液晶显示装置还具备：栅极驱动器，其连接到上述多个栅极线；源极驱动器，其连接到上述多个源极线；扫描驱动器，其连接到上述多个触摸扫描电极；检测驱动器，其连接到上述多个触摸检测电极；以及控制电路，其对上述栅极驱动器、上述源极驱动器、上述扫描驱动器以及上述检测驱动器进行控制，上述多个触摸扫描电极各自在上述显示区域中在上述第1方向上延伸，上述显示区域具有将上述显示区域在上述第1方向上分割而成的多个子区域，上述控制电路进行如下控制：在针对所选择的子区域的触摸检测动作和像素的写入动作结束后，进行针对下一个子区域的触摸检测动作和像素的写入动作，并且，针对各子区域，在停止了像素的写入动作的状态下进行触摸检测动作后，在停止了触摸检测动作的状态下进行像素的写入动作。
本发明的一个实施方式的带触摸传感器的液晶显示装置的驱动方法是上述所记载的带触摸传感器的液晶显示装置的驱动方法，上述多个触摸扫描电极各自在上述显示区域中在上述第1方向上延伸，上述显示区域具有将上述显示区域在上述第1方向上分割而成的多个子区域，上述多个子区域各自与上述多个触摸检测单位中的1个或2个以上的触摸检测单位对应，上述驱动方法包含：(A)触摸检测工序，针对上述多个子区域中的所选择的子区域，在停止了像素写入动作的状态下进行触摸检测动作，其中包含如下工序：对上述多个触摸扫描电极中的配置在上述所选择的子区域的选择触摸扫描电极输入扫描信号，对上述多个触摸检测电极输入共用信号，读取上述多个触摸检测电极中的配置在上述所选择的子区域的选择触摸检测电极的电位的变化而作为检测信号；以及(B)像素写入工序，针对上述所选择的子区域，停止触摸检测动作，进行像素写入动作，其中对上述多个触摸扫描电极和上述多个触摸检测电极输入共用信号，针对所有子区域重复进行上述工序(A)和(B)。
在某个实施方式中，在上述工序(A)中，上述多个触摸扫描电极中的除了上述选择触摸扫描电极以外的非选择触摸扫描电极被输入有共用信号，或者是，上述非选择触摸扫描电极为浮动状态。
在某个实施方式中，在上述工序(A)中，对上述多个栅极线中的配置在上述所选择的子区域的选择栅极线供应与上述扫描信号同相并且相同振幅的栅极信号。
在某个实施方式中，在上述工序(B)中，上述多个栅极线中的除了上述选择栅极线以外的非选择栅极线被供应有栅极截止电压Vgl，或者是，上述非选择栅极线为浮动状态。
发明效果
根据本发明的实施方式，可提供能够提高光透射率和显示质量的带触摸传感器的液晶显示装置。
附图说明
图1的(a)和(b)分别是第1实施方式的触摸面板101的俯视图和截面图。
图2的(a)是示出第1基板10的显示区域80的一部分的放大俯视图，(b)是示出触摸面板101中的单个像素的结构的截面图。
图3的(a)和(b)分别是例示触摸面板101的变形例的截面图。
图4是用于说明触摸面板101的第1基板10中的周边区域90的结构的示意性俯视图。
图5是用于说明触摸面板101中的触摸检测方法的示意图。
图6的(a)和(b)是用于说明触摸检测单位TU中产生的静电电容的截面图。
图7的(a)和(b)分别是例示输入到触摸扫描电极TD的扫描信号以及从触摸检测电极TS输出的检测信号的波形的图。
图8的(a)是用于说明触摸面板101中的触摸检测时的液晶取向的截面图，(b)是示出使用正型液晶材料的比较例1的触摸面板1001的液晶取向的截面图。
图9是用于说明触摸面板101中的触摸扫描配线TDL的数量的俯视图。
图10的(a)和(b)是比较例2的触摸面板1002的截面图和用于说明触摸扫描配线TDL的数量的图。
图11的(a)和(b)分别是示出在第1基板10中触摸扫描电极TD与触摸扫描配线TDL的连接例的俯视图。
图12的(a)是示出第1实施方式的另一触摸面板102的俯视图，(b)是示出触摸面板102中的像素结构的截面图。
图13是示出第1实施方式的又一触摸面板103中的像素结构的截面图。
图14是示出第1实施方式的又一触摸面板104中的像素结构的截面图。
图15是示出第1实施方式的又一触摸面板105的俯视图。
图16的(a)和(b)分别是例示第2实施方式的触摸面板201的俯视图和截面图，(c)是示出触摸面板201中的像素结构的截面图。
图17是例示第2实施方式的另一触摸面板202的俯视图。
图18是例示第2实施方式的另一触摸面板203的俯视图。
图19的(a)和(b)分别是例示第2实施方式的另一触摸面板204的俯视图和截面图。
图20的(a)～(d)分别是用于说明驱动方法的示意性俯视图。
图21是示出触摸检测工序和像素写入工序中的触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS的信号波形的一例的图。
图22是示出触摸检测工序和像素写入工序中的栅极线GL的信号波形的一例的图。
具体实施方式
现有的内嵌式触摸面板中存在如下问题。
专利文献2所公开的内置型触摸面板使用了介电常数各向异性为正的正型液晶材料，液晶分子具有其长轴方向欲与电场方向一致的性质。因此，当在触摸检测电极与TFT基板侧电极之间产生了电力线时，液晶分子会与电力线平行地进行取向，液晶分子会朝向纵向(液晶层的厚度方向)。其结果是，光的透射率可能大大下降。例如，在触摸检测时，当使触摸扫描电极进行动作(即改变触摸扫描电极的电位)时，在触摸检测电极与触摸扫描电极之间产生的垂直方向的电力线会发生变化。因此，有时会产生与触摸扫描电极的图案相应的条纹状的显示不均。
特别是在内嵌式触摸面板中，触摸检测电极配置在相对基板中的比透明基板(例如玻璃基板)靠液晶层侧，与配置于TFT基板的电极(像素电极和触摸扫描电极，以下称为“TFT基板侧电极”)隔着液晶层相对。因此，与触摸检测电极和TFT基板侧电极隔着玻璃基板相对配置的外嵌式触摸面板相比，在触摸检测电极与TFT基板侧电极之间产生的电力线对液晶层的影响大，容易产生显示不均。
因此，本发明的发明人研究了将介电常数各向异性为负的负型液晶材料用于液晶层的构成。负型液晶材料具有液晶分子的短轴方向欲与电场方向一致的性质。因此，即使在触摸检测电极与TFT基板侧电极之间产生电力线，液晶分子也会与电力线垂直地在横向上进行取向，在纵向上不发生变化。因此，与使用正型液晶材料的情况相比，能够抑制电极间的电力线所引起的透射率的下降或显示不均的发生。
但是，即使是使用负型液晶材料，例如在物体(带电的人等)接触相对基板侧等的情况下，有时也会在相对基板侧产生横向(与基板平行)的电场成分。若产生横向的电场成分，液晶分子会试图在纵向上进行取向而发生旋转。这种液晶取向的紊乱成为显示不均的主要原因。
对此，本发明的发明人采用了将设置于相对基板的触摸传感器用的电极用作共用电极的构成。在本说明书中，将设置于TFT基板的共用电极称为“第1共用电极”，将设置于相对基板的共用电极称为“第2共用电极”。在对像素电极的电位写入动作时，第1共用电极和第2共用电极被供应共用信号。通过设置第2共用电极，从而，即使由于物体接触相对基板侧等而产生电荷，其电力线也会被第2共用电极吸收，不会对液晶取向造成影响。因此，能够在第1共用电极与第2共用电极之间使液晶的取向更加稳定化。另外，通过使触摸传感器用的电极与第2共用电极这两者兼用，从而无需在相对基板上另外形成导电层。因此，既能够抑制触摸面板的厚度、制造成本的增大，又能够抑制液晶取向的紊乱所引起的显示质量的下降。
下面，对本发明的实施方式的带触摸传感器的液晶显示装置(以下称为“触摸面板”)进行更具体的说明。本发明的实施方式的触摸面板不限于以下说明的触摸面板。另外，在下面的附图中，对于实质上具有相同功能的构成要素，用相同的附图标记表示，有时会省略其说明。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式的触摸面板是使用了横电场模式(例如FFS模式)的液晶显示面板的内嵌式触摸面板。
＜触摸面板101的整体结构＞
图1的(a)和(b)分别是第1实施方式的触摸面板101的俯视图和截面图。图1的(b)示出沿着图1的(a)中的I-I’线的截面。
触摸面板101具有：显示区域80；以及周边区域90，其位于显示区域80的周边。虽未图示，但显示区域80包含：多个栅极线，其与x方向(第1方向)大致平行地延伸设置；多个源极线，其与y方向(第2方向)大致平行地延伸设置；以及多个像素，其在x方向和y方向上二维排列。y方向是与x方向交叉的方向，也可以与x方向正交。
显示区域80还包含二维排列的多个触摸检测单位TU。在图示的例子中，触摸检测单位TU在x方向和y方向上二维排列。各触摸检测单位TU例如可以与2个以上的像素对应地配置。
另一方面，在周边区域90设置有包含驱动电路的周边电路、端子部等。也可以在周边区域90搭载有包含一部分或全部驱动电路的半导体芯片16。虽未图示，但驱动电路包含栅极驱动器、源极驱动器、扫描驱动器以及检测驱动器。这些驱动电路例如设置(安装或一体地形成)于第1基板10。在本说明书中，将周边区域90中的与显示区域80在栅极线的延伸方向(x方向)上相邻的区域称为第1周边区域90x，将周边区域90中的与显示区域80在源极线的延伸方向(y方向)上相邻的区域称为第2周边区域90y。在图1的(a)中，周边区域90中的位于显示区域80的右侧和左侧的部分为第1周边区域90x，位于显示区域80的下侧和上侧的部分为第2周边区域90y。作为一例，也可以是在第2周边区域90y搭载有包含源极驱动器、扫描驱动器以及检测驱动器的半导体芯片16，在第1周边区域90x一体地(单片)形成有栅极驱动器。
触摸面板101具有：TFT基板(以下称为“第1基板”)10；相对基板(以下称为“第2基板”)20，其配置为与第1基板10相对；以及液晶层8，其设置在第1基板10与第2基板20之间。
液晶层8是包含具有负的介电各向异性的(负型)向列型液晶材料的水平取向型液晶层。通过使用负型液晶材料，如后面详述的那样，能够抑制触摸检测动作时的光透射率的下降或显示不均。负型液晶材料由密封材料12封入到第1基板10与第2基板20之间。
触摸面板101具有用于对液晶层8施加电压的一对电极、以及触摸传感器用的一对电极。作为用于对液晶层8施加电压的电极，在第1基板10上设置有第1共用电极4和多个像素电极2。作为触摸传感器用的电极，在第1基板10上设置有第1电极，在第2基板20上设置有第2电极。第1电极和第2电极中的一方是作为触摸传感器的接收侧电极的触摸检测电极TS，另一方是作为触摸传感器的发送侧电极的触摸扫描电极TD。典型来说，第1基板10和第2基板20中的配置在观察者侧的基板的电极是触摸检测电极TS，配置在非观察者侧的基板的电极是触摸扫描电极TD。在从触摸面板101的法线方向来看时，触摸扫描电极TD(在此为第1共用电极部分4p)与触摸检测电极TS(在此为第2共用电极部分9p)交叉的部分分别成为触摸检测单位TU。在此，说明第2基板20配置在第1基板10的观察者侧，第1电极为触摸检测电极TS、第2电极为触摸检测电极TS的例子。
第1基板10具有：第1透明基板(例如玻璃基板)11；以及第1共用电极4和多个像素电极2，其形成在第1透明基板11的液晶层8侧。像素电极2与第1共用电极4隔着绝缘层配置。在图1中，像素电极2配置在第1共用电极4的液晶层8侧，但也可以配置在第1共用电极4的第1透明基板11侧。像素电极2按每个像素是电独立的。第1共用电极4包含隔开间隔4g排列的多个第1共用电极部分4p。在该例中，在x方向上延伸的第1共用电极部分4p在y方向上隔开间隔4g排列。各第1共用电极部分4p兼作触摸扫描电极TD。第1共用电极部分4p也可以与多个像素对应地配置。各第1共用电极部分4p经由触摸扫描配线TDL连接到未图示的扫描驱动器。扫描驱动器例如也可以配置于半导体芯片16。
第2基板20具有：第2透明基板(例如玻璃基板)21；以及第2共用电极9，其形成在第2透明基板21的液晶层8侧。虽未图示，但第2基板20也可以还具有彩色滤光片层。第2共用电极9包含隔开间隔9g排列的多个第2共用电极部分9p。在该例中，在y方向上延伸的第2共用电极部分9p隔开间隔9g在x方向上排列。各第2共用电极部分9p兼作触摸检测电极TS。第2共用电极部分9p也可以与多个像素对应地配置。各第2共用电极部分9p经由触摸检测配线TSL连接到检测驱动器。检测驱动器例如也可以配置于半导体芯片16。
各第2共用电极部分9p也可以在周边区域90中经由配置在第1基板10与第2基板20之间的接触柱14而电连接到第1基板10侧。作为接触柱14，能够使用柱状的导电性构件，但在该例中，密封材料12采用被赋予了导电性的密封材料(例如包含含有球形的导电性颗粒的树脂的密封材料)，将密封材料12的一部分用作接触柱14。这样，通过使第2共用电极部分9p经由接触柱14连接到第1基板10侧，从而能将检测驱动器设置于第1基板10。其结果是，仅通过来自第1基板10侧的信号输入就能驱动触摸传感器用的2个电极，无需在第2基板20上另外安装触摸传感器用的驱动电路。因此，与在第2基板20上另外安装触摸传感器用的驱动电路的情况相比，能够大幅降低触摸面板101的厚度。
扫描驱动器也可以配置在第2周边区域90y。例如，扫描驱动器也可以在第2周边区域90y中配置在半导体芯片搭载区域内(包括半导体芯片16上)或配置在半导体芯片搭载区域与显示区域80之间。在这种情况下，触摸扫描配线TDL也可以从第2周边区域90y向显示区域80延伸设置，并且在显示区域80中在y方向上一直延伸到对应的第1共用电极部分4p。通过这样将各触摸扫描配线TDL的一部分配置在显示区域80内(像素内)，从而，与将各触摸扫描配线TDL整体配置在周边区域90的情况相比，能够缩小周边区域90的面积。
触摸检测单位TU的配置没有特别限定，但优选在x方向和y方向上排列成矩阵状。在本说明书中，将在x方向上排列的多个触摸检测单位TU称为“触摸检测单位行”，将在y方向上排列的多个触摸检测单位TU称为“触摸检测单位列”。也可以是，针对每个触摸检测单位行配置有1个分离的触摸检测电极TS(或触摸扫描电极TD)，针对每个触摸检测单位列配置有1个分离的触摸扫描电极TD(或触摸检测电极TS)。根据上述构成，能够形成具有足够宽度的触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS，因此，即使例如仅用透明导电膜来形成触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS，也能够充分降低电阻。因此，即使不用低电阻的金属膜来辅助这些电极，也能进行触摸检测动作，能够抑制层叠数的增大。
在图1所示的例子中，第1共用电极部分4p各自与1个触摸检测单位行对应，在x方向上延伸。第2共用电极部分9p各自与1个触摸检测单位列对应，在y方向上延伸。此外，也可以是如后所述，各第1共用电极部分4p在y方向上延伸，各第2共用电极部分9p在x方向上延伸。另外，当将由在x方向上配置成一行的像素形成的行设为“像素行”，将由在y方向上配置成一列的像素形成的列设为“像素列”时，也可以是第1共用电极部分4p与1个或2个以上的像素行(或像素列)对应地配置，第2共用电极部分9p与1个或2个以上的像素列(或像素行)对应地配置。
此外，以上说明了排列有触摸检测单位TU的区域(触摸传感器阵列区域)与显示区域80大致相同的情况，但触摸传感器阵列区域只要与显示区域80至少部分重叠即可，例如可以比显示区域80大，也可以比显示区域80小。
＜触摸面板101的各像素的结构＞
接下来，更详细地说明触摸面板101中的各像素的结构。
图2的(a)是示出第1基板10的显示区域80的一部分的放大俯视图，示出了2个像素。
第1基板10的显示区域80具有：栅极线GL，其在x方向上延伸；源极线SL，其在y方向上延伸；以及多个像素区域Pix，其在x方向和在y方向上排列成矩阵状。像素区域Pix是与触摸面板101中的像素对应的区域。在该例中，各像素区域Pix由栅极线GL和源极线SL划定。
各像素区域Pix具备：TFT30，其支撑于第1透明基板；像素电极2；以及第1共用电极(未图示)。像素电极2按每个像素具有至少1个狭缝或切口部。TFT30没有特别限定，但例如是底栅型的TFT。TFT30具有：栅极电极32；半导体层34；栅极绝缘层，其配置在栅极电极32与半导体层34之间；以及源极电极36和漏极电极38，其电连接到半导体层34。栅极电极32电连接到对应的栅极线GL，源极电极36电连接到对应的源极线SL。也可以是，栅极电极32与栅极线GL形成在同一层(栅极金属层)内，源极电极36和漏极电极38与源极线SL形成在同一层(源极金属层)内。漏极电极38电连接到像素电极2。在本说明书中，将漏极电极38与像素电极2的连接部称为“像素接触部”。在该例中，在像素接触部，漏极电极38与像素电极2在设置于位于它们之间的绝缘层的开口部(以下称为“像素接触孔”)CH1内连接。
在显示区域80还配置有多个触摸扫描配线TDL。触摸扫描配线TDL只要相对于各第1共用电极部分至少设置有1个即可，也可以不是配置在所有像素区域Pix中。
触摸扫描配线TDL例如也可以在y方向上一直延伸到对应的第1共用电极部分。在该例中，从第1基板10的法线方向来看，触摸扫描配线TDL以与源极线SL重叠的方式延伸。触摸扫描配线TDL电连接到对应的第1共用电极部分。在本说明书中，触摸扫描配线TDL与第1共用电极部分的连接部称为“触摸扫描电极接触部”。在该例中，在触摸扫描电极接触部，触摸扫描配线TDL与第1共用电极部分在设置于位于它们之间的绝缘层的开口部(以下称为“触摸扫描电极接触孔”)CH2内连接。触摸扫描电极接触部只要相对于1个第1共用电极部分至少设置有1个即可。
如图所示，各触摸扫描配线TDL也可以包含：第1部分，其具有第1宽度；以及第2部分，其具有比第1宽度大的第2宽度。第2部分的宽度(第2宽度)也可以大于源极线SL的宽度。优选第1部分和第2部分均配置在被配置于相对基板的黑矩阵遮光的遮光区域内。例如，在从第1基板10的法线方向来看时，在栅极线GL与源极线SL的交叉部附近配置第2部分，从而，宽度大的第2部分也能够配置在遮光区域内。在图示的例子中，各触摸扫描配线TDL以与源极线SL重叠的方式在y方向上延伸，各触摸扫描配线TDL中的与栅极线GL交叉的部分是具有第2宽度的第2部分，位于相邻的2个第2部分之间的部分是具有第1宽度的第1部分。优选触摸扫描电极接触孔CH2配置为与触摸扫描配线TDL的第2部分重叠。从而，能够增大触摸扫描电极接触孔CH2的尺寸，能够形成更低电阻的接触部。
图2的(b)是示出触摸面板101中的单个像素的结构的截面图，示出了沿着图2的(a)的II-II’线的截面。
各像素具备：第1基板10；第2基板20；以及液晶层8，其配置在它们之间。在第1基板10的外侧(与液晶层8相反的一侧)配置有偏振板41，在第2基板20的外侧(与液晶层8相反的一侧)配置有偏振板42。
第1基板10具有：第1透明基板11；有源矩阵层43，其配置在第1透明基板11的液晶层8侧；以及第1绝缘层50，其配置在有源矩阵层43上。有源矩阵层43是包含TFT的层，包含：栅极金属层，其包含栅极线GL和栅极电极；栅极绝缘层33；半导体层；以及源极金属层，其包含源极线SL和源极/漏极电极。第1绝缘层50包含覆盖TFT的无机绝缘层(钝化层)50a。第1绝缘层50也可以具有包含无机绝缘层50a和形成在其上的有机绝缘层50b的层叠结构。
在第1绝缘层50上形成有：第1共用电极层44，其包含第1共用电极4；像素电极层46，其包含像素电极2；以及第2绝缘层52，其位于第1共用电极层44与像素电极层46之间。也可以在第2绝缘层52上还形成有包含触摸扫描配线TDL的扫描配线层48。在该例中，在第1共用电极4上配置有第2绝缘层52，在第2绝缘层52上配置有触摸扫描配线TDL和像素电极2。虽未图示，但第1基板10也可以还具有取向膜。
在将各触摸扫描配线TDL的一部分配置在显示区域80内(像素内)的情况下，优选触摸扫描配线TDL与像素电极层46、第1共用电极层44、源极金属层以及栅极金属层形成在不同的层(换言之，使用与像素电极2、源极线SL、栅极线GL、第1共用电极4不同的导电膜来形成)。
第2基板20具有：第2透明基板21；彩色滤光片层60；以及第2共用电极层62，其包含第2共用电极9。在该例中，第2共用电极层62配置在比彩色滤光片层60靠液晶层8侧。另外，在第2共用电极层62与彩色滤光片层60之间设置有外涂层64。
此外，第1基板10和第2基板20中的层叠顺序不限于图2的(b)所示的例子。
也可以是，在第1基板10中，触摸扫描配线TDL配置在比第1共用电极4靠第1透明基板11侧。例如，如图3的(a)所示，也可以是在第1绝缘层50上按顺序配置有触摸扫描配线TDL、覆盖触摸扫描配线TDL的第3绝缘层54、第1共用电极4、第2绝缘层52以及像素电极2。在该例中，触摸扫描电极接触孔CH2设置在第3绝缘层54。通过将触摸扫描配线TDL配置在比第1共用电极4靠第1透明基板11侧，从而，与图2的(b)所示的例子相比，能抑制触摸扫描配线TDL对液晶取向的影响。
在第2基板20中，优选第2共用电极9配置在比第2透明基板21靠液晶层8侧。当将第2共用电极9配置在比第2透明基板21靠液晶层8侧时，能将第2共用电极9经由接触柱14连接到第1基板10侧。因此，能够将触摸传感器用的驱动器(扫描驱动器和检测驱动器)均设置于第1基板10，因而能够实现构件个数更少的触摸面板。例如，也可以如图3的(b)所示，第2共用电极9配置在彩色滤光片层60与第2透明基板21之间。
＜触摸面板101的周边区域90的结构＞
在周边区域90设置有源极驱动器、栅极驱动器、扫描驱动器以及检测驱动器作为驱动电路。源极驱动器驱动源极线SL，栅极驱动器驱动栅极线GL，扫描驱动器驱动触摸扫描电极TD和触摸扫描配线。检测驱动器检测来自触摸检测电极TS的信号。
源极驱动器和栅极驱动器典型的是安装到第1基板10或是形成为单片。优选扫描驱动器也安装到第1基板10或形成为单片。从而，与将扫描驱动器安装到第2基板20侧的情况相比，能够使整个触摸面板101的厚度变小。另外，也可以在同一半导体芯片上设置源极驱动器等其它驱动电路和扫描驱动器。从而，能够抑制构件个数的增加。同样地，检测驱动器也优选设置在第1基板10侧，也可以配置在半导体芯片上。
下面，说明利用COG(Chip on Glass；玻璃上芯片)安装方式将源极驱动器、扫描驱动器以及检测驱动器搭载到第1基板10，并且栅极驱动器被单片地形成在第1基板10上的例子。
图4是用于说明触摸面板101的第1基板10中的周边区域90的结构的示意性俯视图。
第1基板10具有：显示区域80，其包含多个像素区域Pix和触摸检测单位TU；以及周边区域90，其位于显示区域80的周边。在周边区域90设置有栅极驱动器71、源极驱动器72、扫描驱动器73以及检测驱动器74。栅极驱动器71连接到多个栅极线GL，源极驱动器72连接到多个源极线SL。扫描驱动器73经由触摸扫描配线TDL连接到多个触摸扫描电极TD。检测驱动器74经由触摸检测配线TSL连接到多个触摸检测电极TS。
在该例中，在位于显示区域80的右侧和左侧的第1周边区域90x分别一体(单片)地形成有栅极驱动器71。另外，在位于显示区域80的下侧的第2周边区域90y安装有半导体芯片16。半导体芯片16包含：源极驱动器72、扫描驱动器73以及检测驱动器74。在图4中，在源极驱动器72的两侧配置有2个检测驱动器74和2个扫描驱动器73，但半导体芯片16上的这些驱动电路的个数、排列顺序不限于该例子。
另外，第1基板10还具备控制部。控制部包含控制上述的驱动器71～74的动作的控制电路76。各驱动器71～74例如经由FPC(Flexible Printed Circuit：柔性印刷电路)连接到形成有控制电路76的印刷电路基板。控制电路76例如包含定时控制器，通过基于从外部供应的视频信号，向驱动器71～74分别供应控制信号，从而控制这些电路的动作。
此外，在此是将栅极驱动器71形成为单片，但也可以安装栅极驱动器71。另外，也可以将其它驱动器72～74的一部分或全部形成为单片。例如，也可以如后所述，将扫描驱动器73在周边区域90形成为单片。
＜触摸面板101的触摸检测动作＞
接下来，参照图5来说明触摸面板101中的触摸检测方法。
触摸传感器具有：触摸扫描电极TD，其设置于第1基板10；以及触摸检测电极TS，其设置于第2基板20。在该例中，在第1基板10上设置有在x方向(图的左右方向)上延伸的多个触摸扫描电极TD。在进行触摸检测动作的情况下，驱动信号(扫描信号)从扫描驱动器依次被供应到各触摸扫描电极TD，分时进行顺序扫描驱动。多个触摸检测电极TS分别在y方向上延伸，连接到检测驱动器。在触摸扫描电极TD与触摸检测电极TS相互交叉的部分(触摸检测单位)形成静电电容。
扫描驱动器向触摸扫描电极TD供应扫描信号，从而，检测信号从触摸检测电极TS被输出到检测驱动器，进行触摸检测。相互交叉的电极图案将触摸检测单位TU(静电电容式触摸传感器)构成为矩阵状，通过在整个触摸检测面上进行扫描，从而，能检测有无触摸以及确定触摸位置的坐标。
图6的(a)和(b)是用于说明触摸检测单位TU中产生的静电电容的截面图。省略了第1基板10中的比第1共用电极部分4p靠下侧的部分的图示。图6的(a)示出物体(例如手指)没有接触于第2基板20的观察者侧的表面的状态，图6的(b)示出物体接触于第2基板20的观察者侧的表面的状态。
另外，图7的(a)和(b)分别是例示输入到触摸扫描电极TD的扫描信号以及从触摸检测电极TS输出的检测信号的波形的图。
在触摸检测时，如图7的(a)所示，对触摸扫描电极TD依次输入扫描信号并进行AC驱动。在此，作为扫描信号，使用交流矩形波(Vcom±VM)。
如图6的(a)所示，在没有物体的接触的状态下，在作为触摸扫描电极TD的第1共用电极部分4p与作为触摸检测电极TS的第2共用电极部分9p之间产生第1电容C1。第1电容C1是与触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS的重叠面积、位于这些电极间的电介质的厚度以及介电常数相应的电容。
在该状态下，虽然触摸检测电极TS始终被输入共用电位Vcom，但共用电位Vcom会由于扫描信号的影响而上升和下降。因此，会得到具有图7的(b)所示那样的波形的检测信号。
当手指等导电体接触或接近触摸检测单位TU时，如图6的(b)所示，在物体与触摸检测电极TS之间会产生第2电容C2。因此，该触摸检测单位TU中产生的电容值发生变化。其结果是，如图7的(b)所示，触摸检测电极TS的信号波形改变。因此，通过读取来自触摸检测电极TS的检测信号，能检测有无接触。
触摸面板101的驱动方法没有特别限定。也可以将1帧分时为触摸检测时间和像素写入时间。例如，也可以在依次驱动全部触摸扫描电极TD而进行了触摸检测动作后，依次驱动全部栅极线GL来进行像素写入动作。或者，也能如后所述，将显示区域80分成多个子区域，按每个子区域进行触摸检测和像素写入动作。
接着，说明触摸检测动作对液晶取向的影响。
图8的(a)是用于说明本实施方式的触摸面板101中的触摸检测时的液晶取向的截面图。为了比较，在图8的(b)中示出使用正型液晶材料的比较例1的触摸面板1001的液晶取向。
在触摸检测动作中，当对触摸扫描电极TD供应扫描信号时，会在液晶层8的厚度方向上产生电力线111。此时，在使用正型液晶材料的比较例1的触摸面板1001中，如图8的(b)所示，液晶分子112以与电力线111平行的方式进行取向，因此，液晶层8的折射率各向异性消失。因此，会由于扫描信号的有无而产生亮度差，成为显示不均的主要原因。相对于此，在使用负型液晶材料的触摸面板101中，如图8的(a)所示，液晶分子112以与电力线111垂直的方式进行取向。也就是说，液晶分子112保持与未对液晶层8施加电压的状态时相同的取向方向(水平方向)。因此，与使用正型液晶的情况相比，能够抑制因电力线111而产生的亮度变化，因而能得到高显示质量。
＜触摸传感器用的信号配线的数量和配置＞
触摸面板101具有触摸扫描配线TDL和触摸检测配线TSL作为触摸传感器用的信号配线。触摸扫描配线TDL也可以兼作共用配线。例如也可以是，触摸扫描配线TDL构成为在像素写入时向第1共用电极部分4p输入共用信号Vcom，在触摸检测时向第1共用电极部分4p输入触摸传感器的驱动信号(扫描信号)。共用信号Vcom也可以兼作扫描信号。触摸检测配线TSL也可以兼作共用配线。例如也可以是，触摸检测配线TSL构成为在像素写入时向第2共用电极部分9p输入共用信号Vcom，在触摸检测时从第2共用电极部分9p输出检测信号。
也可以是在各触摸扫描电极TD连接有1个或2个以上的触摸扫描配线TDL。同样地，也可以是在各触摸检测电极TS连接有1个或2个以上的触摸检测配线TSL。
图9是用于说明触摸面板101中的触摸扫描配线TDL的数量的俯视图。图10的(a)和(b)是用于说明比较例2的触摸面板1002的截面图和触摸扫描配线TDL的数量的图。
比较例2的触摸面板1002是触摸传感器用的电极层仅形成有1层(仅具有触摸检测电极，不具有触摸扫描电极)的触摸面板。在比较例2的触摸面板中，如图10的(a)和(b)所示，在第1基板10上具有按每个触摸检测单位而分离的触摸检测电极TS。共用电极4也可以兼作触摸检测电极TS。各触摸检测电极TS连接到信号配线TL。在该构成中，信号配线TL按每个触摸检测单位TU设置。例如，当触摸检测单位TU按矩阵状排列为M行和N列时，需要M×N的触摸检测电极TS和信号配线TL。
相对于此，在本实施方式中，将触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS的交叉部用作触摸检测单位TU。从而，与触摸检测单位TU的数量相比，能够减少信号配线的数量。
作为一例，在将多个触摸检测单位TU按矩阵状排列为M行和N列的情况下，如图9所示，按每行来配置触摸扫描电极TD(或触摸检测电极TS)，按每列来配置触摸检测电极TS(或触摸扫描电极TD)。这样一来，所需的信号配线的数量(连接到触摸扫描电极TD的信号配线TDL与连接到触摸检测电极TS的信号配线TSL的总数)为M+N。因此，与比较例2的触摸面板1002相比，能够大幅减少信号配线数，布局的自由度变大。
此外，信号配线的数量也可以多于上述的信号配线的必要数量(M+N)。例如，也可以对1个触摸扫描电极TD或触摸检测电极TS连接2个以上的信号配线。
图11的(a)和(b)分别是示出在第1基板10中对作为触摸扫描电极TD发挥功能的各第1共用电极部分4p连接多个(在此为2个)触摸扫描配线TDL的例子的俯视图。
从第1基板10的法线方向来看，在显示区域80，多个(在此为5个)触摸扫描电极TD(1)～TD(5)在y方向上排列。在周边区域90中的位于显示区域80的下侧的区域90y配置有扫描驱动器73。触摸扫描电极TD(1)～TD(5)分别在触摸扫描电极接触部18中连接到对应的2个触摸扫描配线TDL(1)～TDL(5)，并经由触摸扫描配线TDL(1)～TDL(5)而与扫描驱动器73电连接。此外，为简单起见，在此图示了5个触摸扫描电极，但触摸扫描电极的数量不限于此。
通过使多个触摸扫描配线TDL连接到各触摸扫描电极TD，能够改善共用信号和扫描信号的延迟。其结果是，能进一步提高触摸检测灵敏度。另外，泛绿(Greenish)、条纹状的不均得到抑制，能够提高显示质量。“泛绿”是指由于共用信号变弱等致使施加到特定的像素的液晶层的电压不同从而产生的着色现象。
触摸扫描配线TDL(1)～TDL(5)也可以配置为使其长度的差尽可能小。从而，能够使共用信号和扫描信号向各触摸扫描电极TD传递的时间(延迟时间)的差变小，因此，能够抑制显示特性和触摸检测特性的下降。例如，可以如图11的(a)所示，当在第2周边区域90y的x方向的宽度的中央部附近配置有扫描驱动器73的情况下，触摸扫描配线TDL(1)～TDL(5)在显示区域80中配置为连接到越远的触摸扫描电极TD的触摸扫描配线TDL则越靠中央部侧。
另外，也可以如图11的(b)所示，2个扫描驱动器73a、73b分别在第2周边区域90y的两端部各配置有1个。在这种情况下，可以针对1个触摸扫描电极TD(n)(n：1～5)，设置连接到扫描驱动器73a的触摸扫描配线TDLa(n)和连接到扫描驱动器73b的触摸扫描配线TDLb(n)。在该例中也可以是，触摸扫描配线TDLa(1)～TDLa(5)、TDLb(1)～TDL(5)以使其长度的差尽可能小的方式在显示区域80中配置为连接到越近的触摸扫描电极TD的触摸扫描配线TDLa、TDLb则越靠中央部侧。
而且，如图11的(a)和(b)所示，优选在从第1基板10的法线方向来看时，多个触摸扫描电极接触部18相对于在y方向上横穿显示区域80的线19大致线对称地配置。也就是说，优选各触摸扫描电极TD(n)中的2个触摸扫描电极接触部18与线19的距离相互相等。线19例如可以是将显示区域80在y方向上二等分的中心线。从而，在不增大第2周边区域90y的尺寸(特别是显示区域80与扫描驱动器73的间隔)的情况下，就能够使得从扫描驱动器73到触摸扫描电极TD(1)～TD(5)的距离更接近于均匀，抑制电阻差。
＜变形例＞
接下来，说明本实施方式的触摸面板的变形例。下面，主要说明各变形例与触摸面板101的不同之处，省略与触摸面板101重复的说明。
图12的(a)是示出本实施方式的另一触摸面板102的俯视图，图12的(b)是示出触摸面板102中的像素结构的截面图。
在触摸面板102中，与前述的触摸面板101同样地，形成在第1基板10上的第1共用电极部分4p兼作触摸扫描电极TD，形成在第2基板20上的第2共用电极部分9p兼作触摸检测电极TS。但是，触摸面板102与触摸面板101不同之处在于，第1共用电极部分4p在y方向上延伸，第2共用电极部分9p在x方向上延伸。
各第1共用电极部分4p在y方向上横穿显示区域80内而延伸，并在第2周边区域90y连接到触摸扫描配线TDL。触摸扫描配线TDL例如连接到半导体芯片16上的扫描驱动器。触摸扫描配线TDL在周边区域90(在此是第2周边区域90y)中将扫描驱动器与第1共用电极部分4p的扫描驱动器侧的端部连接。这样，在触摸面板102中，触摸扫描配线TDL仅配置在周边区域90，而不位于显示区域80内(像素内)。因此，与将各触摸扫描配线TDL的一部分配置在像素内的情况相比，能够提高像素开口率。
另一方面，第2共用电极部分9p在x方向上横穿显示区域80而延伸，并在位于显示区域80的两侧的第1周边区域90x中经由接触柱14连接到形成在第1基板10上的触摸检测配线TSL。触摸检测配线TSL连接到检测驱动器。在该例中，触摸检测配线TSL在第1周边区域90x内延伸，例如连接到配置在第2周边区域90y的半导体芯片16的检测驱动器。
图13是示出本实施方式的又一触摸面板103中的像素结构的截面图。
触摸面板103与触摸面板101的不同之处在于，在第2基板20中，在第2共用电极9的液晶层8侧配置外涂层64。此外，也可以在彩色滤光片层60与第2共用电极9之间还设置其它的外涂层。
在触摸面板103中，外涂层64位于触摸检测电极TS与触摸扫描电极TD之间。因此，施加到触摸检测电极TS与触摸扫描电极TD之间的扫描电压也施加到外涂层64，因而能够减小施加到液晶层8的电压。因此，能够减小触摸扫描电极TD的AC驱动对液晶的影响，因而能够更有效地改善触摸检测时的显示不良(例如条纹状的显示不均)。
图14是示出本实施方式的又一触摸面板104中的像素结构的截面图。
触摸面板104与触摸面板101的不同之处在于，在第1基板10中，将第1共用电极4配置在像素电极2与液晶层8之间。在该例中，在第1绝缘层50上形成有像素电极2和触摸扫描配线TDL。在像素电极2和触摸扫描配线TDL上隔着第2绝缘层52形成有第1共用电极4。第1共用电极4按每个触摸检测单位而分离，作为触摸扫描电极TD发挥功能。而且，在第1共用电极4，按每个像素设置有狭缝或切口部。另一方面，像素电极2只要按每个像素分离即可，也可以不形成有狭缝等。
在触摸面板104中，与触摸面板101相比，能够将触摸扫描电极TD配置为更靠近触摸检测电极TS(第2共用电极9)。因此，能够进一步减小触摸扫描电极TD与触摸检测电极TS的间隔，因此，能将扫描信号更直接地传递到触摸检测电极TS。因此，能够进一步提高触摸检测灵敏度。
图15是本实施方式的又一触摸面板105的俯视图。
触摸面板105与触摸面板101的不同之处在于，将扫描驱动器73单片地形成在第1基板10上。
通过将扫描驱动器73形成为单片，从而将其与配置于半导体芯片16的情况相比，能够削减半导体芯片16的成本。另外，驱动扫描驱动器73所需的信号配线78(例如时钟配线、开始信号线、恒定电位配线)的根数可以少于触摸扫描配线TDL的根数。因此，能够削减来自半导体芯片16的配线的数量，因此，能够使周边区域90更窄。
在触摸面板105中，在第2周边区域90y隔开间隔地配置有2个扫描驱动器73a、73b(以下有时统称为“扫描驱动器73”)。此外，扫描驱动器73的数量也可以是1个，还可以是3个以上。
优选扫描驱动器73能配置在显示区域80与半导体芯片16之间。在该例中，在从法线方向来看第1基板10时，扫描驱动器73配置在被密封材料12包围的区域，并且是配置在位于显示区域80的下侧的区域。
如图所示，扫描驱动器73a、73b也可以在第2周边区域90y中分别配置在将源极驱动器与源极线SL连接的源极信号引出线的两侧。扫描驱动器73a、73b经由触摸扫描配线TDLa、TDLb连接到各触摸扫描电极TD。触摸扫描配线TDLa、TDLb也可以分别具有位于显示区域80内(像素内)并且横穿像素列而延伸的部分。
此外，其它驱动器的配置没有特别限定，例如也可以是，栅极驱动器(未图示)在第1周边区域90x形成为单片，源极驱动器和检测驱动器74a、74b设置于半导体芯片16。
(第2实施方式)
在第2实施方式的触摸面板中，TFT基板位于比相对基板靠观察者侧，在TFT基板侧配置触摸表面。因此，与第1实施方式的不同之处在于，在TFT基板侧配置检测电极，在相对基板侧配置扫描电极。
检测电极的电位变化小于扫描电极的电位变化(参照图7)。根据本实施方式，由于在TFT基板上配置检测电极，因此与在TFT基板上配置扫描电极的情况相比，检测电极与像素电极的耦合电容大，因而触摸检测时的检测电极与像素电极的电位差变小。因此，对显示质量的影响变小。
图16的(a)是例示第2实施方式的触摸面板201的俯视图，图16的(b)是沿着图16的(a)中的III-III’线的截面图。另外，图16的(c)是示出触摸面板201中的像素结构的截面图。在图16中，对于与触摸面板101同样的构成要素标注相同的附图标记。下面，主要说明与触摸面板101的不同之处，省略重复的说明。
在触摸面板201中，第1基板10位于比作为相对基板的第2基板20靠观察者侧，第1基板10侧成为触摸表面。第1基板10中的第1共用电极4被分离成多个第1共用电极部分4p而兼作触摸检测电极TS。另外，第2基板20中的第2共用电极9被分离成多个第2共用电极部分9p而兼作触摸扫描电极TD。
第1共用电极部分4p也可以各自在y方向上横穿显示区域80而延伸。在这种情况下，第1共用电极部分4p经由触摸检测配线TSL例如电连接到配置在第2周边区域90y的检测驱动器。从而，能够将触摸检测配线TSL仅配置在周边区域90内，因此，能够抑制由于触摸面板的信号配线位于像素内而引起的开口率下降。
另一方面，第2共用电极部分9p也可以各自在x方向上横穿显示区域80而延伸。在这种情况下，第2共用电极部分9p也可以在第1周边区域90x中经由接触柱14连接到第1基板10上的触摸扫描配线TDL。触摸扫描配线TDL例如也可以从第1周边区域90x延伸到第2周边区域90y，并电连接到配置在第2周边区域90y的扫描驱动器。
如图所示，也可以是，触摸面板201具有2个扫描驱动器73a、73b，各第1共用电极部分4p与2个扫描驱动器73a、73b双方连接。例如也可以是，各第1共用电极部分4p的左侧的端部经由触摸扫描配线TDLa连接到扫描驱动器73a，右侧的端部经由触摸扫描配线TDLb连接到扫描驱动器73b。从而，如参照图11所述的那样，能够改善共用信号和扫描信号的延迟。
图17和图18分别是例示第2实施方式的其它触摸面板202、203的俯视图。在这些例子中，将扫描驱动器73单片地配置于第1基板10。从而，能够削减半导体芯片16的成本。另外，能够削减来自半导体芯片16的配线的数量，因此，能够使周边区域90更窄。
在图17所示的触摸面板202中，在第2周边区域90y中单片地形成有2个扫描驱动器73a、73b(以下有时统称为“扫描驱动器73”)。此外，扫描驱动器73的数量也可以是1个，还可以是3个以上。扫描驱动器73也可以在第2周边区域90y中配置在显示区域80与半导体芯片16之间。
在该例中，扫描驱动器73a、73b隔开间隔地配置。扫描驱动器73a、73b也可以在第2周边区域90y中分别配置在将源极驱动器72与源极线SL连接的源极信号引出线的两侧。优选在从第1基板10的法线方向来看时，扫描驱动器73a、73b分别配置在第2周边区域90y的右侧和左侧的缘部附近(例如第1周边区域90x的下方)。从而，能够缩短触摸扫描配线TDL的长度。扫描驱动器73a、73b的位置没有特别限定，但优选其整体配置在密封材料12的内侧。从而，能够抑制构成扫描驱动器73a、73b的TFT受到来自外部的异物、电荷等的影响，因此，能够确保更高的可靠性。此外，扫描驱动器73a、73b也可以配置在密封材料12的外侧。或者也可以是，扫描驱动器73a、73b的仅一部分配置在密封材料12的内侧。在这种情况下，扫描驱动器73a、73b也可以与密封材料12重叠。如图所示，扫描驱动器73a、73b也可以在x方向上横穿密封材料12，并一直延伸到密封材料12的外侧。
在该例中，形成于第2基板20的第2共用电极部分9p(触摸扫描电极TD)在x方向上延伸，并在第1周边区域90x中经由接触柱14连接到第1基板10的触摸扫描配线TDLa、TDLb。触摸扫描配线TDLa、TDLb在第1周边区域90x内朝向第2周边区域90y延伸，并连接到扫描驱动器73a、73b。第2共用电极部分9p也可以各自连接到2个扫描驱动器73a、73b双方。例如也可以是，各第2共用电极部分9p的左侧的端部经由触摸扫描配线TDLa连接到扫描驱动器73a，右侧的端部经由触摸扫描配线TDLb连接到扫描驱动器73b。
在图18所示的触摸面板203中，扫描驱动器73在第1周边区域90x形成为单片。例如也可以是，2个扫描驱动器73a、73b分别配置在位于显示区域80的右侧和左侧的第1周边区域90x。
在触摸面板203中，形成于第2基板20的第2共用电极部分9p在x方向上一直延伸到第1周边区域90x，并在第1周边区域90x中经由接触柱14和触摸扫描配线TDLa、TDLb连接到扫描驱动器73a、73b。因此，能够将接触柱14与扫描驱动器73配置得更靠近，因此，能够缩小用于形成触摸扫描配线TDL的区域。因此，能够使第1周边区域90x进一步窄小化。在该例中，各第2共用电极部分9p也可以连接到2个扫描驱动器73a、73b双方。
本实施方式的触摸面板的结构不限于图16～图18所示的例子。若变更为第1共用电极4兼作触摸检测电极TS，第2共用电极9兼作触摸扫描电极TD，则能够应用第1实施方式中说明的各种变化。也可以变更第1基板10和第2基板20中的层叠顺序，如图19所示，也可以变更触摸检测电极TS和触摸扫描电极TD的延伸方向。
(第3实施方式)
第3实施方式的触摸面板构成为：将显示区域80分成多个子区域，按每个子区域来进行触摸检测和像素写入动作。
本实施方式的触摸面板的结构也可以是与前述的第1实施方式和第2实施方式的触摸面板101～105、201～203同样的。但是，在本实施方式中，如图1、图16等所例示的那样，优选触摸扫描电极TD在与栅极线GL相同的方向(x方向)上延伸。
在本实施方式中，控制电路76控制各驱动器的动作，在1个画面写入时间(也称为1个垂直扫描期间或1帧)期间进行如下驱动。将显示区域分成多个子区域，针对所选择的1个子区域，在停止了像素电位的写入动作(以下称为“像素写入动作”)的状态下进行触摸检测动作。之后，停止触摸检测动作，进行像素的写入动作。接着，选择下一个子区域，同样地进行触摸检测动作和像素的写入动作。像这样，对多个子区域依次进行触摸检测动作和像素的写入动作。
由于是在对所选择的子区域进行了触摸检测动作后进行像素写入动作，因此，很难视觉识别到由于触摸检测时的电位变化而引起的液晶取向的紊乱(在此可能会在子区域单位内在横向上产生条纹)。因此，能得到更高的显示特性。优选在触摸检测动作后尽可能快地(例如在1μsec以内)进行像素写入动作。
下面，参照附图，更具体地说明本实施方式的驱动方法。
图20的(a)～(d)分别是用于说明驱动方法的示意性俯视图。
如图所示，将显示区域80在x方向上分割成多个子区域B。各子区域B包含1个或2个以上的触摸检测单位。在此，将显示区域80分割成n个子区域B1～Bn。子区域B1～Bn从上到下排列于y方向。各子区域B例如与1个触摸扫描电极TD(即1个触摸检测单位行)对应地配置。此外，各子区域B也可以与2个以上的触摸检测单位行对应。
在本实施方式的驱动方法中，首先，选择多个子区域B中的1个子区域B(在此为子区域B1)。在本说明书中，将所选择的子区域B称为选择子区域B(Y)。
接着，如图20的(a)所示，针对选择子区域B(Y)，在停止了像素写入动作的状态下进行触摸检测动作(触摸检测工序)。选择子区域B(Y)成为触摸信号检测区域。
接着，当选择子区域B(Y)的触摸检测工序结束后，如图20的(b)所示，针对选择子区域B(Y)，停止触摸检测动作，进行像素写入动作(像素写入工序)。在该工序中，沿着扫描方向依次驱动位于选择子区域B(Y)的多个栅极线。因此，如图所示，像素写入区域沿着扫描方向在选择子区域B(Y)内移动。
当选择子区域B(Y)的像素写入结束后，选择下一个子区域B(在此为子区域B2)。
之后，如图20的(c)所示，在即将选择下一个选择子区域B(Y)之前停止栅极线的扫描，在像素写入动作停止的状态下，进行与上述同样的触摸检测工序。接着，如图20的(d)所示，针对选择子区域B(Y)进行与上述同样的像素写入工序。
这样一来，针对所有子区域B依次重复进行触摸检测工序和像素写入工序。当最后的子区域B(n)的像素写入工序结束时，一个画面的写入结束。
图21是示出触摸检测工序和像素写入工序中的触摸扫描电极TD和触摸检测电极TS的信号波形的一例的图。图22是示出触摸检测工序和像素写入工序中的栅极线GL的信号波形的一例的图。
＜触摸检测工序＞
如图21所示，在触摸检测工序中，对配置在选择子区域B(Y)的触摸扫描电极(以下称为“选择触摸扫描电极”)输入扫描信号，并进行AC驱动。另一方面，对配置在选择子区域B(Y)的触摸检测电极(以下称为“选择触摸检测电极”)输入共用信号Vcom。选择触摸检测电极TS的电位由于扫描信号的影响而上升和下降，因此，选择触摸检测电极TS的波形成为反映了扫描信号的波浪形。如前所述，选择触摸检测电极TS的波形因有无触摸而发生变化。因此，通过读取选择触摸检测电极TS的电位的变化并将其作为检测信号，能够检测出有无触摸。
也可以对配置在非选择的子区域B的非选择的触摸检测电极TS和触摸扫描电极TD输入共用信号Vcom。此外，非选择的触摸扫描电极TD也可以是浮动(floating)状态。
在触摸检测工序中，在所有子区域B保持像素电位。即，设置在各像素的TFT处于截止。所有源极线也可以是浮动状态。
如图22所示，也可以是，在触摸检测工序中，对配置在选择子区域B(Y)的多个栅极线(以下称为“选择栅极线”)供应与扫描信号大致同相并且大致相同振幅的栅极信号。从而，能够抑制扫描信号的延迟，降低检测信号中产生的噪声。此外，选择栅极线也可以是浮动状态。
也可以对配置在非选择的子区域B的栅极线(非选择栅极线)供应栅极截止电压Vgl。栅极截止电压Vgl是用于供应到栅极线而使像素的TFT截止的电压。此外，非选择栅极线也可以是浮动状态。
＜像素写入工序＞
如图21所示，在像素写入工序中，对选择和非选择的触摸检测电极TS和触摸扫描电极TD输入共用信号Vcom。
另外，如图22所示，对配置在选择子区域B(Y)的多个选择栅极线依次进行驱动(施加栅极导通电压Vgh)。栅极导通电压Vgh是用于供应到栅极线而使像素的TFT导通的电压。从源极线SL对TFT变为导通的像素施加与视频信号相应的电压。这样一来，对选择子区域B(Y)内的连接到被驱动的选择栅极线的1行像素进行写入。
在表1中一并示出触摸检测工序和像素写入工序中的栅极线GL、源极线SL、触摸扫描电极TD以及触摸检测电极TS的电压。表中的“VM”表示触摸扫描信号的电压振幅。
[表1]
Figure GDA0002065816930000291
由于液晶显示器所使用的液晶材料一般具有介电色散，因此，当频率变高时(例如几十kHz以上)，响应会逐渐变差。例如在频率为106～108Hz以上时，有时会不再响应。因此，优选AC一周期的驱动时间为10μsec以下，更优选为0.01μsec以上1μsec以下。
工业上的可利用性
本发明的实施方式的带触摸传感器的液晶显示装置特别是在各种电子设备的领域中是有用的。
附图标记说明
2 像素电极
4 第1共用电极
4p 第1共用电极部分
8 液晶层
9 第2共用电极
9p 第2共用电极部分
10 第1基板
11 第1透明基板
12 密封材料
14 接触柱
16 半导体芯片
18 触摸扫描电极接触部
20 第2基板
21 第2透明基板
32 栅极电极
33 栅极绝缘层
34 半导体层
36 源极电极
38 漏极电极
41、42 偏振板
43 有源矩阵层
44 第1共用电极层
46 像素电极层
48 触摸扫描配线层
50 第1绝缘层
50a 无机绝缘层
50b 有机绝缘层
52 第2绝缘层
54 第3绝缘层
60 彩色滤光片层
62 第2共用电极层
64 外涂层
71 栅极驱动器
72 源极驱动器
73、73a、73b 扫描驱动器
74、74a、74b 检测驱动器
76 控制电路
80 显示区域
90 周边区域
90x 第1周边区域
90y 第2周边区域
101、102、103、104、105、201、202、203、204 带触摸传感器的液晶显示装置(触摸面板)
1001、1002 比较例的触摸面板
GL 栅极线
SL 源极线
TD 触摸扫描电极
TDL、TDLa、TDLb 触摸扫描配线
TS 触摸检测电极
TSL 触摸检测配线
TU 触摸检测单位。

Claims (13)

1.一种带触摸传感器的液晶显示装置，具有：显示区域，其包含在第1方向和与上述第1方向交叉的第2方向上二维排列的多个像素；以及周边区域，其位于上述显示区域的周边，
上述带触摸传感器的液晶显示装置的特征在于，
具备：
第1基板；
第2基板，其配置为与上述第1基板相对；
液晶层，其设置在上述第1基板与上述第2基板之间；
第1共用电极和多个像素电极，其用于对上述液晶层施加电压；以及
多个第1电极和多个第2电极，其是触摸传感器用的多个第1电极和多个第2电极，上述多个第1电极和上述多个第2电极中的一方是多个触摸检测电极，另一方是多个触摸扫描电极，
上述显示区域包含多个触摸检测单位，上述多个触摸检测单位各自是上述多个触摸检测电极中的1个触摸检测电极与上述多个触摸扫描电极中的1个触摸扫描电极相交叉的部分，
上述液晶层包含具有负的介电常数各向异性的液晶，
上述第1基板具有：
第1透明基板；
多个栅极线，各自在上述第1方向上延伸设置；
多个源极线，各自在上述第2方向上延伸设置；
上述多个像素电极，其配置在上述第1透明基板的上述液晶层侧；以及
上述第1共用电极，其配置在上述第1透明基板的上述液晶层侧，并与上述多个像素电极隔着绝缘层配置，
上述第2基板具有：
第2透明基板；以及
第2共用电极，其形成在上述第2透明基板的上述液晶层侧，上述第1共用电极包含多个第1共用电极部分，上述多个第1共用电极部分兼作触摸传感器用的上述多个第1电极，
上述第2共用电极包含多个第2共用电极部分，上述多个第2共用电极部分兼作触摸传感器用的上述多个第2电极，
上述第1基板配置在上述第2基板的观察者侧，
上述多个第1共用电极部分兼作上述多个触摸检测电极，上述多个第2共用电极部分兼作上述多个触摸扫描电极。
2.根据权利要求1所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述多个第1共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第1方向上横穿上述显示区域而延伸。
3.根据权利要求1所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述多个第1共用电极部分各自在上述第1方向上横穿上述显示区域而延伸，上述多个第2共用电极部分各自在上述第2方向上横穿上述显示区域而延伸。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述第2共用电极部分各自横穿上述显示区域并一直延伸到上述周边区域，
上述第2共用电极部分各自的位于上述周边区域的部分经由配置在上述第1基板与上述第2基板之间的接触柱而电连接到上述第1基板侧。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述第2基板还具备彩色滤光片层，上述第2共用电极配置在上述彩色滤光片层与上述第2透明基板之间。
6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述第2基板还具备彩色滤光片层，上述第2共用电极配置在上述彩色滤光片层与上述液晶层之间。
7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述像素电极配置在上述第1共用电极与上述液晶层之间。
8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
上述第1共用电极配置在上述像素电极与上述液晶层之间。
9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置，
还具备：
栅极驱动器，其连接到上述多个栅极线；
源极驱动器，其连接到上述多个源极线；
扫描驱动器，其连接到上述多个触摸扫描电极；
检测驱动器，其连接到上述多个触摸检测电极；以及
控制电路，其对上述栅极驱动器、上述源极驱动器、上述扫描驱动器以及上述检测驱动器进行控制，
上述多个触摸扫描电极各自在上述显示区域中在上述第1方向上延伸，
上述显示区域具有将上述显示区域在上述第1方向上分割而成的多个子区域，
上述控制电路进行如下控制：在针对所选择的子区域的触摸检测动作和像素的写入动作结束后，进行针对下一个子区域的触摸检测动作和像素的写入动作，并且，针对各子区域，在停止了像素的写入动作的状态下进行触摸检测动作后，在停止了触摸检测动作的状态下进行像素的写入动作。
10.一种带触摸传感器的液晶显示装置的驱动方法，是权利要求1至9中的任意一项所述的带触摸传感器的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，
上述多个触摸扫描电极各自在上述显示区域中在上述第1方向上延伸，
上述显示区域具有将上述显示区域在上述第1方向上分割而成的多个子区域，上述多个子区域各自与上述多个触摸检测单位中的1个或2个以上的触摸检测单位对应，
上述驱动方法包含：
(A)触摸检测工序，针对上述多个子区域中的所选择的子区域，在停止了像素写入动作的状态下进行触摸检测动作，其中包含如下工序：对上述多个触摸扫描电极中的配置在上述所选择的子区域的选择触摸扫描电极输入扫描信号，对上述多个触摸检测电极输入共用信号，读取上述多个触摸检测电极中的配置在上述所选择的子区域的选择触摸检测电极的电位的变化而作为检测信号；以及
(B)像素写入工序，针对上述所选择的子区域，停止触摸检测动作，进行像素写入动作，其中对上述多个触摸扫描电极和上述多个触摸检测电极输入共用信号，
针对所有子区域重复进行上述工序(A)和(B)。
11.根据权利要求10所述的驱动方法，
在上述工序(A)中，上述多个触摸扫描电极中的除了上述选择触摸扫描电极以外的非选择触摸扫描电极被输入有共用信号，或者是，上述非选择触摸扫描电极为浮动状态。
12.根据权利要求10或11所述的驱动方法，
在上述工序(A)中，对上述多个栅极线中的配置在上述所选择的子区域的选择栅极线供应与上述扫描信号同相并且相同振幅的栅极信号。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，
在上述工序(B)中，上述多个栅极线中的除了上述选择栅极线以外的非选择栅极线被供应有栅极截止电压Vgl，或者是，上述非选择栅极线为浮动状态。
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