JP2010085435A - 液晶表示素子及び液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像の表示とタッチ入力とを行うことができる液晶表示素子を提供する。
【解決手段】一対の基板２，３のうちの一方の基板３の内面に、複数の画素電極４と、これらの画素電極４にそれぞれ接続され、走査線１１からの走査信号の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線１２と前記画素電極４とを電気的に接続する複数のＴＦＴ５とを設け、他方の基板２の内面に、複数の画素電極４と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極１６を設け、前記対向電極１６に、予め定めた複数の位置の複数の画素にそれぞれ部分的に対応させて、一対の基板２，３間の間隙よりも小さい高さに突出し、観察側の基板２の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって前記画素電極４に接触する複数のタッチ入力用接点１６ａを設け、前記一対の基板２．３間の間隙に液晶層２４を封入した。
【選択図】図３

Description

この発明は、タッチパネル機能を有する液晶表示素子及び液晶表示装置に関する。
液晶表示素子としては、一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に、行及び列方向に配列された複数の画素電極と、前記画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、各行の複数の薄膜トランジスタに、これらの薄膜トランジスタをオンさせる走査信号（ゲート信号）を供給する複数の走査線と、各列の複数の薄膜トランジスタにそれぞれデータ信号を供給する複数の信号線とを設け、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極と対向させて、前記複数の画素電極と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極を設け、前記一対の基板間の間隙に液晶層を封入したアクティブマトリックス液晶表示素子が広く利用されている。
前記アクティブマトリックス液晶表示素子には、画像の表示とタッチ入力とを行うために、タッチパネル機能をもたせたものが知られている。
タッチパネル機能を有する液晶表示素子は、従来、一方の基板の内面の複数の画素電極の間の部分に、前記画素電極と絶縁して複数のセンサ用電極を設け、他方の基板の内面に、前記複数のセンサ用電極と対向させて複数の突条電極を設け、前記複数のセンサ用電極と複数のセンサ用電極とにより、前記他方の基板の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって前記突条電極が前記センサ用電極に接触する複数のタッチセンサを形成した構成となっている（特許文献１参照）。
特開２０００−５８０７０号公報
しかし、上記従来のタッチパネル機能を有する液晶表示素子は、前記複数のセンサ用電極と複数のセンサ用電極とを設けて複数のタッチセンサを形成したものであるため、配線パターンが複雑化し、また製造工程数が多く、コスト高である。
この発明は、画像の表示とタッチ入力とを行うことができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
さらに、この発明は、前記液晶表示素子に画像を表示させ、且つ前記液晶表示素子に対するタッチ入力を検出することができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
この発明の請求項１に記載の液晶表示素子は、
予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側とその反対側の一対の基板と、
前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に行及び列方向に配列させて設けられた複数の画素電極と、
前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続して配置され、走査線からの走査信号の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線と前記画素電極とを電気的に接続する複数の薄膜トランジスタと、
他方の基板の内面に前記複数の画素電極と対向させて設けられ、前記複数の画素電極と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、
前記複数の画素のうちの少なくとも予め選択された複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素電極と前記対向電極の少なくとも一方に、前記一対の基板間の間隙よりも小さい高さに突出させて設けられ、前記観察側の基板の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって他方の電極に接触する複数のタッチ入力用接点と、
前記一対の基板間の間隙に封入された液晶層と、
を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記複数のタッチ入力用接点は、前記対向電極に設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記複数のタッチ入力用接点は、前記一対の基板のうちの前記対向電極が設けられる基板の内面に設けられた複数の突起と、前記複数の突起を覆って形成された前記対向電極の前記突起上の部分とにより形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子において、前記タッチ入力用接点は、前記画素の中心部に対応させて設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子において、前記タッチ入力用接点は、前記画素の周縁部に設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記一対の基板間に、これらの基板間に挟持され、前記一対の基板間の間隙を、前記複数のタッチ入力用接点の突出高さよりも大きい値に規定する複数の球状スペーサが分散して配置されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記一対の基板のいずれか一方の内面に、他方の基板の内面に当接し、前記一対の基板間の間隙を、前記複数のタッチ入力用接点の突出高さよりも大きい値に規定する複数の柱状スペーサが、前記複数の画素の間の領域に対応させて設けられていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記観察側の基板の内面に、前記複数の画素の間の領域及び前記複数のタッチ入力用接点に対応する遮光膜が設けられていることを特徴とする。
この発明の請求項９に記載の液晶表示装置は、
予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側とその反対側の一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に行及び列方向に配列させて設けられた複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続して配置され、走査線からの走査信号の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線と前記画素電極とを電気的に接続する複数の薄膜トランジスタと、他方の基板の内面に前記複数の画素電極と対向させて設けられ、前記複数の画素電極と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、前記複数の画素のうちの少なくとも予め選択された複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素電極と前記対向電極の少なくとも一方に、前記一対の基板間の間隙よりも小さい高さに突出させて設けられ、前記観察側の基板の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって他方の電極に接触する複数のタッチ入力用接点と、前記一対の基板間の間隙に封入された液晶層とを備える液晶表示素子と、
前記複数の薄膜トランジスタを順次オンさせて前記複数の画素電極それぞれに前記信号線から画像データ信号を供給し、これらの画素電極と前記対向電極との間に、前記画像データ信号に対応した電圧を印加する画像データ書込みと、前記画像データを書き込む期間以外の期間に、前記薄膜トランジスタを順次オンさせて前記複数の信号線それぞれの電位を検出するタッチ入力検出とを選択的に行う駆動手段と、
を備えることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、前記請求項９に記載の液晶表示装置において、前記駆動手段は、画像データ書込み時とタッチ入力検出時に、前記対向電極に同じ電位のコモン信号を印加することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、前記請求項１０に記載の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記対向電極にコモン信号を印加する手段と、各行の薄膜トランジスタにそれぞれ対応する複数の走査線に、予め定めた選択期間毎に順次走査信号を供給する手段と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させて各列の薄膜トランジスタにそれぞれ対応する複数の信号線に画像データ信号を供給する手段と、前記選択期間内の他の期間に同期させて前記複数の信号線それぞれの電位を検出する手段とを備えることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、前記請求項１１に記載の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記対向電極にコモン信号を印加するためのコモン信号生成回路と、前記複数の走査線に予め定めた選択期間毎に走査信号を順次供給するための走査信号生成回路と、各行の選択期間毎に前記複数の信号線に画像データ信号を供給するためのデータ信号生成回路と、前記複数の信号線それぞれの電位を検出し、これらの信号線の電位により、タッチ入力用接点が他方の電極に接触した画素の位置データを出力するタッチ入力検出部と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させた前記データ信号生成回路と前記複数の信号線の接続と、前記選択期間内の他の期間に同期させた前記タッチ入力検出部と前記複数の信号線の接続とを切替えるスイッチング回路と、これらを制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、前記請求項９〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記各行の選択期間毎に、画像データ書込みとタッチ入力検出とを行うことを特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、前記請求項１３に記載の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記各行の選択期間毎に、その選択期間の初期または終期にタッチ入力検出を行い、タッチ入力検出後またはタッチ入力検出前に画像データ書込みを行うことを特徴とする。
この発明の液晶表示素子によれば、画像の表示とタッチ入力とを行うことができ、しかも、タッチパネル機能の無い液晶表示素子と同程度の製造工程数で低コストに製造することができる。
また、この発明の液晶表示装置によれば、前記液晶表示素子に画像を表示させ、且つ前記液晶表示素子に対するタッチ入力を検出することができる。
（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の平面図、図２は前記液晶表示装置を構成する液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図、図３は前記液晶表示素子の図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３のIV部の拡大図である。
この液晶表示素子１は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）をアクティブ素子としたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側（図３及び図４において上側）とその反対側の一対の基板２，３と、前記一対の基板２，３の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面、例えば観察側とは反対側の基板（以下、後基板という）３の内面に行及び列方向に配列させて設けられた複数の透明な画素電極４と、前記後基板３の内面に、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続して配置され、走査線１１からの走査信号（ゲート信号）の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線１２と前記画素電極４とを電気的に接続する複数のＴＦＴ５と、他方の基板、つまり観察側の基板（以下、前基板という）２の内面に前記複数の画素電極４と対向させて設けられ、前記複数の画素電極４と対向する領域により複数の画素２７を形成する一枚膜状の透明な対向電極１６と、前記一対の基板２，３間の間隙に封入された液晶層２４と、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板２５，２６とにより構成されている。
前記ＴＦＴ５は、前記後基板３上に形成されたゲート電極６と、前記ゲート電極６を覆って前記複数の画素電極４の配列領域全体にわたって形成された透明なゲート絶縁膜７と、前記ゲート絶縁膜７の上に前記ゲート電極６と対向させて形成されたｉ型半導体膜８と、前記ｉ型半導体膜８の一側部と他側部の上に図示しないｎ型半導体膜を介して形成されたドレイン電極９及びソース電極１０とからなっている。
そして、前記走査線１１は、前記後基板３上に、行方向に配列した複数の画素電極４からなる各画素電極行にそれぞれ対応させてこれらの行の一側に設けられ、各行の複数のＴＦＴ５のゲート電極６に接続されており、前記信号線１２は、前記ゲート絶縁膜７の上に、列方向に配列した複数の画素電極４からなる各画素電極列にそれぞれ対応させてこれらの列の一側に設けられ、各列の複数のＴＦＴ５のドレイン電極９に接続されている。
また、前記複数の画素電極４は、前記ゲート絶縁膜７の上に、例えば画面の左右方向と平行な方向の横幅よりも前記画面の上下方向と平行な方向の縦幅が大きい縦長の矩形形状に形成されており、これらの画素電極４の縦幅方向の一端部にそれぞれ、その画素電極４に対応するＴＦＴ５のソース電極１０が接続されている。
この実施例の液晶表示素子１は、前記複数の画素電極４を、行方向には直線状に、列方向には、隣合う行毎に行方向に１／２ピッチ交互にずらして配列したものであり、前記各画素電極行にそれぞれ対応する複数の走査線１１は直線状に形成され、前記各画素電極列にそれぞれ対応する前記複数の信号線１２は、前記各画素電極列の複数の画素電極４の配列形状に対応して屈曲した形状に形成されている。
さらに、前記後基板３の内面には、前記複数の画素電極４にそれぞれ対応させて、前記ゲート絶縁膜７を介して前記画素電極３の周縁部に対応し、前記画素電極３との間に、前記画素電極４の電位を保持するための補償容量を形成する容量電極１３が設けられている。これらの容量電極１３は、各画素電極行毎に連続的に接続されており、さらに、各行の一端または両端において共通接続されている（図示せず）。
また、前記後基板３には、その１つの縁部、例えば前記列方向の一端側の縁部に、前記前基板２の外方に突出する張出部３ａ（図１参照）が形成されており、この張出部３ａに、前記複数の走査線１１及び複数の信号線１２にそれぞれ対応する複数の走査線端子及び複数の信号線端子と、前記前基板２の対向電極１６に対応する対向電極端子とが設けられている（図示せず）。
そして、前記複数の走査線１１は、これらの走査線１１の一端から前記複数の画素電極３の配列領域の外側の領域を引き回して前記張出部３ａに導出された図示しない複数の配線により前記複数の走査線端子にそれぞれ接続され、複数の信号線１２は、これらの信号線１２の一端から前記張出部３ａに導出された図示しない複数の配線により前記複数の信号線端子にそれぞれ接続され、前記複数の容量電極１３の共通接続部は、この共通接続部から前記張出部３ａに導出された図示しない配線により前記対向電極端子に接続されている。
また、前記後基板３の内面には、前記複数のＴＦＴ５及び複数の信号線１２を覆ってオーバーコート絶縁膜１４が設けられ、さらに前記複数の画素電極４の配列領域全体に、前記複数の画素電極４を覆って配向膜１５が設けられている。
一方、前記前基板２の内面には、前記後基板３の内面の複数の画素電極４と前記前基板２の内面の対向電極１６とが互いに対向する領域からなるマトリックス状に配列した複数の画素２７，２７の間の領域に対応させて形成された遮光膜（ブラックマスク）１７と、前記複数の画素２７にそれぞれ対応させて形成された赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂとが設けられており、前記対向電極１６は、前記カラーフィルタ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの上に形成されている。
前記対向電極１６は、その外周縁の１つまたは複数の角部が前記前基板２の縁部近くに延長された外形に形成されており、前記後基板３の内面には、前記対向電極１６の延長部に対向させて配置され、前記張出部３ａの対向電極端子に接続された対向電極接続用電極が設けられている。
さらに、この液晶表示素子１は、マトリックス状に配列した前記複数の画素２７のうちの予め選択された複数の画素２７にそれぞれ部分的に対応させて、前記画素電極４と前記対向電極１６のいずれか一方の電極、例えば対向電極１６に、前記一対の基板２，３間の間隙よりも小さい高さに突出させて設けられ、前記前基板２の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって他方の電極、つまり画素電極４に接触する複数のタッチ入力用接点１６ａを備えている。この実施例において、前記複数のタッチ入力用接点１６ａは、前記複数の位置の各画素２７の中心部にそれぞれ対応させて配置されている。
これらのタッチ入力用接点１６ａは、前記対向電極１６が設けられる前基板２の内面に設けられた複数の突起１９と、前記複数の突起１９を覆って形成された前記対向電極１６の前記突起１９上の部分とにより形成されている。なお、前記複数の突起１９は、前記カラーフィルタ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの上に、例えば光硬化性樹脂により形成されている。
また、前記前基板２の内面には、前記複数の画素２７の配列領域全体に、前記対向電極１６及びこの対向電極１６に設けられた前記複数のタッチ入力用接点１６ａを覆って配向膜２０が設けられている。
さらに、前記一対の基板２，３間には、これらの基板２，３間に挟持され、前記一対の基板２，３間の間隙を、前記複数のタッチ入力用接点１６ａの突出高さよりも大きい値に規定する複数の透明な球状スペーサ２１が、前記複数の画素２７がマトリックス状に配列された画面エリア１ａ（図１参照）の全域に略均等に分散して配置されている。
前記一対の基板２，３は、これらの基板２，３間の間隙を前記複数の球状スペーサ２１により規定されて対向配置され、前記画面エリア１ａを囲む枠状のシール材２３を介して接合されている。
そして、前基板２の内面の対向電極１６は、その外周縁の前記延長部と、後基板３の内面に設けられた前記対向電極接続用電極とを、前記シール材２３による基板接合部において図示しない接続部材により導通接続することにより、前記後基板３の張出部３ａに設けられた前記対向電極端子に電気的に接続されている。
また、前記液晶層２４は、前記一対の基板２，３間の間隙の前記シール材２３で囲まれた領域に封入されており、この液晶層２４の液晶分子は、前記一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた前記配向膜２０，１５により規定される配向状態に配向している。
なお、この液晶表示素子１は、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ハイブリッド配向型、非ツイストのホモジニアス配向型、垂直配向型等の表示素子であり、前記一対の偏光板２５，２６は、それぞれの光学軸（透過軸または吸収軸）を予め定めた方向に向けて配置されている。
図５は前記液晶表示素子１の複数のタッチ入力用接点１６ａ及び球状スペーサ２１の配置例を示しており、前記複数のタッチ入力用接点１６ａは、予め定めた行数置き（図５では１行置き）の各画素行毎に、これらの行の複数の画素２７のうちの複数置き（図５では３つ置き）の画素２７の中心部にそれぞれ対応させて、行及び列方向にそれぞれ予め定めたピッチで配置され、前記複数の球状スペーサ２１と重ならないように略均等に分散させて配置されている。なお、図５では、複数の画素２７毎に１つの球状スペーサ２１を例示しているが、実際には、１つの画素２７に複数の球状スペーサ２１が分散されている。
前記液晶表示素子１は、前記複数のＴＦＴ５を順次オンさせて前記複数の画素電極４それぞれに画像データ信号を供給し、これらの前記複数の画素電極４と前記対向電極１６との間に前記画像データ信号に対応した電圧を印加する画像データの書き込みにより、前記画像データ信号に対応した画像を表示する。
また、前記液晶表示素子１は、タッチ入力を行うためのタッチパネル機能を有しており、この液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の任意の位置を観察側から指先やタッチペン等によりタッチすると、前基板２が外面側からのタッチの押圧力により、タッチ位置の周囲の複数の球状スペーサ２１，２１間の領域において撓み変形し、前記前基板２の内面の対向電極１６に設けられた複数のタッチ入力用接点１６ａのうちの前記前基板２が撓み変形した部分のタッチ入力用接点１６ａが、後基板３の内面の複数の画素電極４のうちの前記タッチ入力用接点１６ａと対向する画素電極４に部分的に接触する。
前記タッチ入力用接点１６ａが前記画素電極４に接触すると、この画素電極４の電位が、前記対向電極１６に印加された信号の電位と同じになる。なお、前記タッチ入力用接点１６ａは、前記前基板２の内面と後基板３の内面とにそれぞれ設けられた配向膜２０，１５を介して前記画素電極４に接触するが、前記配向膜２０，１５はそれぞれ膜厚が０．０２μｍ程度の極く薄い膜であるため、これらの配向膜２０，１５を介して電流が流れ、前記画素電極４と前記対向電極１６とは、電気的に接続される。
そして、このときに、前記画素電極４に接続されたＴＦＴ５を、走査信号の印加によりオンさせると、前記画素電極４に前記ＴＦＴ５を介して接続された信号線１２の電位が、前記画素電極４の電位と同じになる。
そのため、前記画像データを書き込む期間以外の期間に、前記ＴＦＴ５を順次オンさせて前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出することにより、前記液晶表示素子１に対するタッチ入力を検出することができる。
この発明の液晶表示装置は、前記液晶表示素子１と、この液晶表示素子１に画像の表示とタッチ入力とを行わせるための駆動手段とを備えたものであり、前記駆動手段は、前記液晶表示素子１の前基板２の張出部３ａに、前記図示しない複数の走査線端子及び複数の信号線端子と対向電極端子に接続して搭載されたドライバ素子２８（図１参照）に形成されている。
前記駆動手段は、前記複数のＴＦＴ５を順次オンさせて前記複数の画素電極４それぞれに前記信号線１２から画像データ信号を供給し、これらの画素電極４と前記対向電極１６との間に、前記画像データ信号に対応した電圧を印加する画像データ書込みと、前記画像データを書き込む期間以外の期間に、前記ＴＦＴ５を順次オンさせて前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出するタッチ入力検出とを選択的に行うように構成されている。
この実施例の液晶表示装置において、前記駆動手段は、前記画像データ書込み時と前記タッチ入力検出時に、前記液晶表示素子１の対向電極１６に同じ電位のコモン信号を印加するように構成されている。
前記駆動手段は、前記対向電極１６に前記コモン信号を印加する手段と、各行のＴＦＴ５にそれぞれ対応する複数の走査線１１に、予め定めた選択期間毎に順次走査信号を供給する手段と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させて各列のＴＦＴ５にそれぞれ対応する複数の信号線１２に画像データ信号を供給する手段と、前記選択期間内の他の期間に同期させて前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出する手段とを備えている。
図６は前記駆動手段の構成図であり、この駆動手段２９は、前記対向電極１６にコモン信号を印加するためのコモン信号生成回路３０と、前記複数の走査線１１に予め定めた選択期間毎に走査信号を順次供給するための走査信号生成回路３１と、前記各行の選択期間毎に前記複数の信号線１２に画像データ信号を供給するためのデータ信号生成回路３２と、前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出し、これらの信号線１２の電位により前記タッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触した画素２７の位置データを出力するタッチ入力検出部３３と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させた前記データ信号生成回路３２と前記複数の信号線１２の接続と、前記選択期間内の他の期間に同期させた前記タッチ入力検出部３３と前記複数の信号線１２の接続とを切替えるスイッチング回路３７と、これらを制御する制御回路４１とを備えている。
この実施例において、前記タッチ入力検出部３３は、前記複数の信号線１２それぞれに対応してパラレルに入力に入力された信号を前記複数の信号線１２の順番に対応したシリアルデータ信号に変換し、そのシリアルデータ信号を行毎のタッチ位置情報データとして出力するパラレル／シリアルデータ変換回路（以下、パラシリ変換回路という）３４と、このパラシリ変換回路３４からのタッチ位置情報データに基づいて、前記タッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触した画素２７の位置データ、つまりタッチ位置の座標データを出力するタッチ位置検出回路３５とからなっている。
前記制御回路４１は、予め定めた選択期間毎に、前記コモン信号生成回路３０から前記対向電極１６にコモン信号を印加させ、前記走査信号生成回路３１から前記複数の走査線１１に走査信号を順次印加させ、外部から供給された画像信号に対応した画像データ信号を前記データ信号生成回路３２に生成させる。
そして、前記制御回路４１は、前記選択期間毎に、これらの選択期間内の一部の期間に、前記スイッチング回路３７を、前記データ信号生成回路３２を前記複数の信号線１２に接続する状態に切換え、前記データ信号生成回路３２から前記画像データ信号を前記複数の信号線１２に出力させる。
さらに、前記制御回路４１は、前記選択期間毎に、これらの選択期間内の他の期間、つまり前記データ信号生成回路３２から画像データ信号を複数の信号線１２に出力させる期間以外の期間に、前記スイッチング回路３７を、前記タッチ入力検出部３３を前記複数の信号線１２に接続する状態に切換え、前記タッチ入力検出部３３にタッチ入力検出を行わせる。
図７は前記駆動手段２９の主要部の構成を示す模式図である。なお、前記液晶表示素子１は、各列の複数の画素電極４をそれぞれ、隣合う行毎に、行方向に１／２ピッチ交互にずらして配列したものであるが、図７では、各列の複数の画素電極４の配列を直線的な配列にしている。
図７のように、前記スイッチング回路３７は、前記データ信号生成回路３２から前記複数の信号線１２それぞれに対して出力される複数の画像データ信号を前記複数の信号線１２に供給する複数の信号供給線３８にそれぞれ介在され、前記制御回路４１からの第１スイッチング信号ＳＷ１によりオンされ、前記第１スイッチング信号ＳＷ１の遮断によりオフされる複数の第１スイッチ３９と、前記複数の信号供給線３８の前記第１スイッチ３９よりも液晶表示素子１側と前記パラシリ変換回路３４との間に介在され、前記制御回路４１からの第２スイッチング信号ＳＷ２によりオンされ、前記第２スイッチング信号ＳＷ２の遮断によりオフされる複数の第２スイッチ４０とからなっている。
また、前記第２スイッチ４０と前記パラシリ変換回路３４との間には、前記複数の信号供給線３８毎に、予め定めたリファレンス電位よりも低い電位の信号が入力されたときに、０の値のデジタル信号を出力し、前記リファレンス電位よりも高い電位の信号が入力されたときに、１の値のデジタル信号を出力するコンパレータ３６が介在されている。
図８は前記駆動手段２９による前記液晶表示素子１の駆動シーケンス図であり、ここでは、１画面分の画像を表示するための１フレームのうちの隣り合う２つの行の画素２７の選択期間の駆動シーケンスを示している。以下、前記２つの行のうちの先に選択する行をｎ番目の行、次に選択する行をｎ＋１番目の行という。
図８において、Ｔは１つの行の選択期間であり、前記駆動手段２９は、各行の選択期間Ｔ毎に、画像データ書込みとタッチ入力検出とを行うように構成されている。この実施例において、前記駆動手段２９は、各行の選択期間Ｔ毎に、これらの選択期間Ｔの初期にタッチ入力検出を行い、前記タッチ入力検出後に画像データ書込みを行うように構成されている。
すなわち、この実施例では、各行の選択期間Ｔの初期の予め定めた期間をそれぞれタッチ入力検出期間ｔ１とし、前記タッチ入力検出後の予め定めた期間を画像データ書込み期間ｔ２としている。
なお、前記タッチ入力検出期間ｔ１は、前記タッチ入力用接点１６ａと画素電極４との接触／非接触を検出するための期間であり、液晶層２４の液晶分子の挙動には関与しないため、前記画像データ書込み期間ｔ２に比べて極く短い時間でよい。
また、図８において、ＣＯＭは前記対向電極１６に印加するコモン信号、Ｇａｔｅ ｎは前記ｎ番目の行の走査線１１に印加する走査信号、Ｇａｔｅ ｎ＋１は前記ｎ＋１番目の行の走査線１１に印加する走査信号、ＳＷ１及びＳＷ２は前記第１スイッチング信号及び第２スイッチング信号である。
前記対向電極１６に印加するコモン信号ＣＯＭは、接地電位Ｖ０に対して予め定めた電位差Ｖ１をもった信号であり、１フレーム毎に、前記接地電位Ｖ０に対して極性が反転する。
また、前記複数の信号線１２それぞれに印加する画像データ信号は、図示しないが、前記接地電位Ｖ０に対する極性が前記コモン信号ＣＯＭと逆で、且つ前記コモン信号ＣＯＭに対して画像データに対応した電位差をもった信号であり、その極性が、１フレーム毎に、前記コモン信号ＣＯＭの極性の反転に対応して反転する。
前記駆動手段２９は、図８のように、前記１フレームの全期間にわたって、前記液晶表示素子１の対向電極１６に前記コモン信号ＣＯＭを印加し、各行の選択期間Ｔ毎に、選択行の走査線１１に、前記ＴＦＴ５をオンさせる走査信号Ｇａｔｅ ｎ，Ｇａｔｅ ｎ＋１を印加する。
さらに、前記駆動手段２９は、各行の選択期間Ｔ毎に、前記スイッチング回路３７の複数の第１スイッチ３９と複数の第２スイッチ４０のオン／オフの切換えにより、前記選択期間Ｔの走査信号が印加されている期間の初期のタッチ入力検出期間ｔ１に、前記パラシリ変換回路３４と前記第２スイッチ４０との間に複数の信号供給線３８毎に介在された複数のコンパレータ３６を前記複数の信号線１２にそれぞれ接続し、前記タッチ入力検出期間ｔ１後の画像データ書込み期間ｔ２に、前記データ信号生成回路３２を前記複数の信号線１２にそれぞれ接続する。
前記駆動手段２９による前記液晶表示素子１の駆動を説明すると、この駆動手段２９は、各行の選択期間Ｔ毎に、次のような駆動を繰り返す。
まず、前記選択期間Ｔの初期のタッチ入力検出期間ｔ１に、前記スイッチング回路３７の複数の第２スイッチ４０をオンさせ、前記複数のコンパレータ３６を前記複数の信号線１２にそれぞれ接続する。このときは、前記スイッチング回路３７の複数の第１スイッチ３９はオフ状態にあり、したがって、前記データ信号生成回路３２は前記複数の信号線１２に対して遮断されている。
そのため、前記タッチ入力検出期間ｔ１には、前記複数の信号線１２にそれぞれ対応する複数の画素列毎に、各列の複数の画素２７のうちの選択行の画素２７の画素電極４の電位が、前記走査信号の印加によりオンされたＴＦＴ５と、そのＴＦＴ５に接続された信号線１２とを介して前記コンパレータ３６に入力される。
一方、前記複数の画素２７には、前記タッチ入力用接点１６ａが設けられていない画素（以下、無接点画素という）と、前記タッチ入力用接点１６ａが設けられている画素（以下、有接点画素という）とがあり、前記タッチ入力検出期間ｔ１における前記無接点画素の画素電極４の電位は、前のフレームに書込まれた画像データに対応した値である。
また、前記タッチ入力検出期間ｔ１における前記有接点画素の画素電極４の電位は、タッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触しないときは前のフレームに書込まれた画像データに対応した値であり、前記タッチ入力用接点１６ａが前記画素電極４に接触したときに、前記有接点画素の画素電極４の電位が前記対向電極１６に印加されたコモン信号ＣＯＭの電位と同じ値になる。
そして、前記有接点画素及び無接点画素の画素電極４の電位は、前記タッチ入力検出期間ｔ１後の画像データ書込み期間ｔ２に、現在のフレームに書込まれた画像データに対応した値になる。
そのため、各列の複数の画素電極４にそれぞれＴＦＴ５を介して接続された複数の信号線１２の電位は、図８に示したように、前記タッチ入力検出期間ｔ１に、選択行の画素２７の画素電極４に対して前のフレームに書込まれた画像データに対応した電位（以下、前フレーム書込み電位という）ＶＤａと、前記対向電極１６に印加されたコモン信号ＣＯＭと同じ値の電位（以下、コモン電位という）ＶＣＯＭのいずれかになり、前記タッチ入力検出期間ｔ１後の画像データ書込み期間ｔ２に、現在のフレームに書込まれた画像データに対応した電位（以下、現フレーム書込み電位という）ＶＤｂになる。
なお、前記前フレーム書込み電位ＶＤａと、前記現フレーム書込み電位ＶＤｂは、いずれも、複数の輝度階調のうちの前記画像データにより指定された階調値に対応した値の電位であり、これらの電位ＶＤａ，電位ＶＤｂは、絶対値が、前記コモン電位ＶＣＯＭの絶対値に対して充分に小さい値の電位である。
したがって、前記タッチ入力検出期間ｔ１に前記複数のコンパレータ３６それぞれに入力される電位は、図８のように、前記前フレーム書込み電位ＶＤａと、前記コモン電位ＶＣＯＭのいずれかである。
そして、前記複数のコンパレータ３６はそれぞれ、そのリファレンス電位Ｖｒｅｆよりも低い電位の信号が入力されたときに、０の値のデジタル信号を出力し、前記リファレンス電位Ｖｒｅｆよりも高い電位の信号が入力されたときに、１の値のデジタル信号を出力する。
これらのコンパレータ３６のリファレンス電位Ｖｒｅｆは、前記接地電位Ｖ０に対する極性が、１フレーム毎に極性が反転する前記コモン信号ＣＯＭのいずれか一方の極性と同じで、且つ、絶対値が、前記画像データに対応した電位（前フレーム書込み電位ＶＤａ及び現フレーム書込み電位ＶＤｂ）のうちの最も高い電位よりも大きく、且つ前記コモン電位ＶＣＯＭの絶対値よりも小さい値に設定されている。
すなわち、前記複数のコンパレータ３６はそれぞれ、そのリファレンス電位Ｖｒｅｆよりも低い電位の信号である前記前フレーム書込み電位ＶＤａが入力されたときに、前記パラシリ変換回路３４に、０の値のデジタル信号（以下、非タッチ信号という）を出力し、前記リファレンス電位Ｖｒｅｆよりも高い電位の信号である前記コモン電位ＶＣＯＭが入力されたときに、前記パラシリ変換回路３４に、１の値のデジタル信号（以下、タッチ信号という）を出力する。
例えば、図７におけるｎ番目の行の選択期間に、この行の複数の画素のうちの１つの有接点画素においてタッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触したときは、前記タッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触した有接点画素を含む画素列に対応する信号線１２に接続されたコンパレータ３６に、図７に点線で示した経路で前記コモン電位ＶＣＯＭが入力され、前記複数のコンパレータ３６のうちの前記コモン電位ＶＣＯＭが入力されたコンパレータ３６から前記パラシリ変換回路３４に前記タッチ信号が出力され、他の各コンパレータ３６から前記パラシリ変換回路３４に前記非タッチ信号が出力される。
なお、図５のように、前記液晶表示素子１の各画素行には、前記有接点画素を含む行と、前記有接点画素を含まない行とがあり、前記有接点画素を含まない行の選択期間には、前記複数のコンパレータ３６の全てから前記パラシリ変換回路３４に非タッチ信号が出力され、また、前記有接点画素を含む行の選択期間であっても、その行の有接点画素の全ての有接点画素のタッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触しないときは、前記複数のコンパレータ３６の全てから前記パラシリ変換回路３４に非タッチ信号が出力される。
前記パラシリ変換回路３４は、前記各行の選択期間Ｔ毎に前記複数のコンパレータ３６それぞれからパラレルに出力された信号を、前記複数の信号線１２の順番に対応したシリアルデータ信号に変換し、そのシリアルデータ信号を選択行のタッチ位置情報データとしてタッチ位置検出回路３５に出力する。
次に、前記タッチ入力検出期間ｔ１を経過した時点で、前記スイッチング回路３７の複数の第２スイッチ４０をオフさせて前記複数のコンパレータ３６及びパラシリ変換回路３４を前記複数の信号線１２から切離し、同時に、前記スイッチング回路３７の複数の第１スイッチ３９をオンさせて前記データ信号生成回路３２を前記複数の信号線１２にそれぞれ接続し、その後に、前記データ信号生成回路３２から１行分の画像データ信号を出力させる。
すなわち、前記タッチ入力検出期間ｔ１後の画像データ書込み期間ｔ２には、前記画像データ書込み回路３１を前記複数の信号線１２にそれぞれ接続し、画像データ書込み回路３１から１行分の画像データ信号を出力させて、その画像データ信号を前記複数の信号線１２にそれぞれ印加する。
前記複数の信号線１２にそれぞれ印加された前記画像データ信号は、選択行の複数の画素電極４にそれぞれ前記ＴＦＴ５を介して印加され、前記選択行の複数の画素２７にそれぞれ画像データが書込まれる。
以下は、上記駆動の繰り返しであり、前記駆動手段２９は、１フレーム中の各行の選択期間Ｔ毎に、前記パラシリ変換回路３４とタッチ位置検出回路３５とからなるタッチ入力検出部３３によるタッチ入力の検出と、前記データ信号生成回路３２からの画像データ信号を前記複数の画素電極４にそれぞれ印加する画像データ書込みとを行う。
そして、前記タッチ位置検出回路３５は、１フレーム毎に、前記パラシリ変換回路３４から出力された各行のタッチ位置情報データに基づいて、タッチ位置のＸ軸方向（例えば行方向）とＹ軸方向（例えば列方向）の２つの軸方向の座標を検出し、そのＸ，Ｙ軸座標に対応したタッチ位置信号を出力する。
ただし、この実施例では、前記複数のコンパレータ３６のリファレンス電位Ｖｒｅｆの接地電位Ｖ０に対する極性を、１フレーム毎に極性が反転する前記コモン信号ＣＯＭのいずれか一方の極性と同じに設定し、各フレームのうちの前記対向電極１６に前記リファレンス電位Ｖｒｅｆとは逆極性のコモン信号ＣＯＭを印加する１つ置きの各フレームでの前記タッチ入力検出部３３によるタッチ入力検出を休止し、他の１つ置きの各フレーム、つまり前記対向電極１６に前記リファレンス電位Ｖｒｅｆと同極性のコモン信号ＣＯＭを印加するフレーム毎に、前記タッチ入力検出部３３によるタッチ入力検出を行う。
したがって、前記タッチ位置検出回路３５により検出されるタッチ位置のＸ，Ｙ軸座標は、１つ置きの各フレーム毎に前記パラシリ変換回路３４からタッチ位置検出回路３５に出力された各行のタッチ位置情報データに基づいて検出された座標であるが、前記液晶表示素子１に対するタッチ時間は、短くても、数フレーム以上の時間であるため、前記タッチ位置の座標を充分検出することができる。
なお、前記複数のコンパレータ３６のリファレンス電位Ｖｒｅｆは、前記接地電位Ｖ０に対する極性が、１フレーム毎に、前記コモン信号ＣＯＭの極性反転に対応して反転し、且つ、それぞれの極性における絶対値が、前記画像データに対応した電位（前フレーム書込み電位ＶＤａ及び現フレーム書込み電位ＶＤｂ）のうちの絶対値が最も大きい電位よりも大きく、且つ前記コモン電位ＶＣＯＭの絶対値よりも小さい値に設定してもよく、このようにすることにより、全てのフレーム毎に、前記タッチ入力検出部３２によるタッチ入力検出を行い、前記タッチ位置検出回路によるタッチ位置の座標検出を、より高精度に行わせることができる。
前記液晶表示装置は、前記液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の複数のＴＦＴ５を順次オンさせて複数の画素電極４それぞれに信号線１２から画像データ信号を供給し、これらの画素電極４と対向電極１６との間に、前記画像データ信号に対応した電圧を印加する画像データ書込みと、前記画像データを書き込む期間以外の期間に、前記ＴＦＴ５を順次オンさせて前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出するタッチ入力検出とを選択的に行う駆動手段２９とを備えているため、前記液晶表示素子１に画像を表示させ、且つ前記液晶表示素子１に対するタッチ入力を検出することができる。
そのため、前記液晶表示装置は、前記液晶表示素子１に複数のキーパターンを表示させ、その複数のキーパターンに対応した部分を選択的にタッチさせるキーボード的なタッチ入力の他に、例えば、前記液晶表示素子１に画像を表示させ、その表示画像中の任意の部分のタッチにより、前記液晶表示素子１にタッチ部を中心とした拡大画像を表示させたり、前記液晶表示素子１上においてタッチ点を任意の方向に移動させることにより、前記液晶表示素子１の表示画像をスクロールさせたりすることができる。
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記画像データ書込み時と、前記タッチ入力検出時に、前記駆動手段２９から前記液晶表示素子１の対向電極１６に同じ電位ＶＣＯＭのコモン信号ＣＯＭを印加するようにしているため、前記液晶表示素子１に画像の表示とタッチ入力検出とを行わせるものでありながら、前記対向電極１６への信号の印加を、１つのコモン信号印加回路３０により行うことができる。
さらに、上記実施例では、前記駆動手段２９を、前記対向電極１６にコモン信号を印加する手段と、各行のＴＦＴ５にそれぞれ対応する複数の走査線１１に、予め定めた選択期間Ｔ毎に順次走査信号を供給する手段と、前記各行の選択期間Ｔ毎に、前記選択期間Ｔ内の一部の期間ｔ２に同期させて各列のＴＦＴ５にそれぞれ対応する複数の信号線１２に画像データ信号を供給する手段と、前記選択期間Ｔ内の他の期間ｔ１に同期させて前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出する手段とにより構成しているため、前記画像データ書込みと、前記タッチ入力検出とを確実に行うことができる。
しかも、上記実施例では、前記駆動手段２９を、前記対向電極１６にコモン信号を印加するためのコモン信号生成回路３０と、複数の走査線１１に予め定めた選択期間Ｔ毎に走査信号を順次供給するための走査信号生成回路３１と、各行の選択期間Ｔ毎に複数の信号線１２に画像データ信号を供給するためのデータ信号生成回路３２と、前記複数の信号線１２それぞれの電位を検出し、これらの信号線１２の電位により、タッチ入力用接点１６ａが画素電極４に接触した画素２７の位置データを出力するタッチ入力検出部３３と、前記各行の選択期間Ｔ毎に、前記選択期間Ｔ内の一部の期間ｔ２に同期させた前記データ信号生成回路３２と前記複数の信号線１２との接続と、前記選択期間Ｔ内の他の期間ｔ１に同期させた前記タッチ入力検出部３３と前記複数の信号線１２との接続とを切替えるスイッチング回路３７と、これらを制御する制御回路４１とにより構成しているため、前記画像データ書込みと、前記タッチ入力検出とを、より確実に行うことができる。
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記駆動手段２９を、各行の選択期間Ｔ毎に、前記画像データ書込みと前記タッチ入力検出とを行うように構成しているため、前記液晶表示素子１にちらつきの無い高品質の画像を表示させることができる。
さらに、上記実施例では、前記駆動手段２９を、各行の選択期間Ｔ毎に、その選択期間Ｔの初期の期間ｔ１に前記タッチ入力検出を行い、前記タッチ入力検出後の期間ｔ２に前記画像データ書込みを行うように構成しているため、前記液晶表示素子１に対するタッチ入力の検出を、画像の表示に影響を及ぼすことなく行うことができる。
また、上記実施例の液晶表示素子１は、前記対向電極１６に、一対の基板２，３間の間隙よりも小さい高さに突出させて、前基板２の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって画素電極４に接触する複数のタッチ入力用接点１６ａを設け、前記タッチ入力用接点１６ａと前記画素電極４との接触／非接触を、前記対向電極１６への信号の印加と、前記複数の走査線１１への走査信号の順次供給と、複数の信号線１２それぞれの電位の検出とによって検出するようにしているため、タッチパネル機能を有しない通常のアクティブマトリックス液晶表示素子の製造工程に、前記複数のタッチ入力用接点１６ａを設ける工程を付加するだけで製造することができる、したがって、特許文献１に記載された従来のタッチパネル機能を有する液晶表示素子に比べて、少ない工程数で低コストに製造することができる。
さらに、前記液晶表示素子１は、前記複数のタッチ入力用接点１６ａを、一対の基板２，３のうちの対向電極１６が設けられる前基板２の内面に設けられた複数の突起１９と、前記複数の突起１９を覆って形成された前記対向電極１６の前記突起１９上の部分とにより形成しているため、前記対向電極１６とタッチ入力用接点１６ａとを一体に形成することができる。
（第２の実施形態）
図９及び図１０はこの発明の第２の実施例を示しており、図９は液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図、図１０は前記液晶表示素子の図９のX−X線に沿う断面図である。なお、この実施例において、上述した第１の実施例に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子１は、前記第１の実施例の液晶表示素子において、前基板２の内面に、複数の画素２７，２７の間の領域に対応する遮光膜１７に加えて、前記複数のタッチ入力用接点１６ａに対応する遮光膜１７ａを設けたものであり、他の構成は第１の実施例の液晶表示素子と同じである。
この液晶表示素子は、前基板２の内面に、前記複数のタッチ入力用接点１６ａに対応する遮光膜１７ａを設けているため、観察側からは前記複数のタッチ入力用接点１６ａが見ず、したがって、表示品質を高くすることができる。
（第３の実施形態）
図１１〜図１３はこの発明の第３の実施例を示しており、図１１は液晶表示素子の一部分の断面図、図１２は図１０のXII部の拡大図、図１３は前記液晶表示素子１の複数のタッチ入力用接点及びスペーサの配置例を示す図である。なお、この実施例において、上述した第１の実施例に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子１は、前記第１の実施例の液晶表示素子における複数の球状スペーサ２１に代えて、複数の柱状スペーサ２２を設けたものであり、他の構成は第１の実施例の液晶表示素子と同じである。
前記複数の柱状スペーサ２２は、一対の基板２，３のいずれか一方、例えば後基板３の内面に、前記複数の画素２７，２７の間の領域に対応させて予め定めたピッチで設けられており、他方の基板（前基板）２の内面に当接し、前記一対の基板２．３間の間隙を、複数のタッチ入力用接点１６ａの突出高さよりも大きい値に規定している。
この実施例において、前記複数の柱状スペーサ２２は、前記後基板３の内面に複数の画素電極４にそれぞれ対応させた配置された複数のＴＦＴ５のうちの予め定めた複数の位置の各ＴＦＴ５の上に、例えば光硬化性樹脂により形成されており、前記後基板３の内面の配向膜２０は、前記複数の柱状スペーサ２２を覆って形成されている。
この液晶表示素子１は、前記一対の基板２．３間の間隙を、前記複数の画素２７，２７の間の領域に対応させて設けられた前記複数の柱状スペーサ２２によって規定しているため、前記複数のタッチ入力用接点１６ａと前記複数の柱状スペーサ２２との位置関係を、前記複数の柱状スペーサ２２，２２間の領域、つまり前基板２が外面側からのタッチの押圧力により撓み変形する領域の略中央に前記タッチ入力用接点１６ａが位置するように設定し、前記液晶表示素子１に対するタッチ入力をより確実に行わせることができる。
（第４の実施形態）
図１４はこの発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図である。なお、この実施例において、上述した第１〜第３の実施例に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子１は、前記第１〜第３の実施例において画素２７の中心部に対応させて設けられたタッチ入力用接点１６ａを、前記画素２７の周縁部、例えば、画素電極４のＴＦＴ５が接続された側とは反対側の２つの角部のいずれか一方に対応する部分に設け、且つ前基板２の内面に複数の画素２７，２７の間の領域に対応させて設けられた遮光膜１７を、前記タッチ入力用接点１６ａにも対応させて、前記タッチ入力用接点１６ａの配置部付近を覆う形状に形成したものであり、他の構成は、前記第１〜第３の実施例のいずれかと同じである。
この液晶表示素子１によれば、前記タッチ入力用接点１６ａを、前記画素２７の周縁部に対応させて設けているため、前記第１〜第３の実施例の液晶表示素子のように、画素２７の中心部に、タッチ入力用接点１６ａまたは前基板２の内面に前記タッチ入力用接点１６ａに対応させて設けられた遮光膜１７ａが見えることが無く、したがって、高い表示品質を得ることができる。
（第５の実施形態）
図１５はこの発明の第５の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図である。なお、この実施例において、上述した第１〜第３の実施例に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子１は、前記第１〜第３の実施例において画素２７の中心部に対応させて設けられたタッチ入力用接点１６ａを、前記画素２７の周縁部のうちのＴＦＴ５が配置された側の縁部に対応する部分に設け、且つ前基板２の内面に複数の画素２７，２７の間の領域に対応させて設けられた遮光膜１７を、前記タッチ入力用接点１６ａにも対応させて、前記タッチ入力用接点１６ａの配置部付近を覆う形状に形成したものであり、他の構成は、前記第１〜第３の実施例のいずれかと同じである。
この液晶表示素子１によれば、前記タッチ入力用接点１６ａを、前記画素２７の周縁部に対応させて設けているため、上記第４の実施例の液晶表示素子と同様に、高い表示品質を得ることができる。
（他の実施形態）
なお、上記各実施例の液晶表示素子１は、後基板３の内面に複数の画素電極４と複数のＴＦＴ５と複数の走査線１１及び複数の信号線１２を設け、前基板２の内面に対向電極１６を設け、前記対向電極１６に前記タッチ入力用接点１６ａを設けたものであるが、それと逆に、前記前基板２の内面に複数の画素電極４と複数のＴＦＴ５と複数の走査線１１及び複数の信号線１２を設け、前記後基板３の内面に対向電極１６を設け、前記対向電極１６に前記タッチ入力用接点１６ａを設けてもよい。
また、上記各実施例の液晶表示素子１は、マトリックス状に配列した複数の画素２７のうちの予め定めた複数の位置の複数の画素２７にそれぞれ部分的に対応させてタッチ入力用接点１６ａを設けたものであるが、前記タッチ入力用接点１６ａは、前記マトリックス状に配列した複数の画素２７の全てにそれぞれ部分的に対応させて設けてもよい。
さらに、上記各実施例の液晶表示素子１では、対向電極１６にタッチ入力用接点１６ａを設けているが、タッチ入力用接点は、前記複数の画素２７の全てまたは予め定めた複数の位置の複数の画素２７にそれぞれ部分的に対応させて、これらの画素２７を形成する複数の画素電極４に設けてもよい。
その場合は、前記一対の基板２，３のうちの複数の画素電極４を設ける基板の内面に、前記複数の画素２７の全てまたは予め定めた複数の位置の複数の画素２７にそれぞれ部分的に対応させて複数の突起を設け、タッチ入力用接点を設ける複数の画素電極４を前記複数の突起を覆って形成することにより、前記複数の突起と、前記画素電極４の前記複数の突起を覆う部分とにより前記複数のタッチ入力用接点を形成するのが好ましく、このようにすることにより、タッチ入力用接点を設ける複数の画素電極４と前記タッチ入力用接点とを一体に形成することができる。
ただし、前記タッチ入力用接点は、前記対向電極１６または前記複数の画素電極４の上に、前記電極１６，４とは別の導電性材料により形成してもよい。
また、前記タッチ入力用接点は、前記複数の画素２７の全てまたは予め定めた複数の位置の複数の画素２７にそれぞれ部分的に対応させて、これらの画素を形成する複数の画素電極４と対向電極１６の両方に設けてもよい。
その場合は、前記画素電極４側の一方のタッチ入力用接点と、前記対向電極１６側の他方のタッチ入力用接点とを互いに対向させて設け、前基板２の撓み変形によって、前記一方と他方の接点同士を接触させるようにしても、前記一方のタッチ入力用接点と他方のタッチ入力用接点とを互いに異なる部分に設け、前基板２の撓み変形によって、前記一方のタッチ入力用接点と他方のタッチ入力用接点とを前記対向電極１６と前記画素電極４とにそれぞれ接触させるようにしてもよい。
さらに、上記各実施例の液晶表示素子１は、一対の基板２，３の内面それぞれに配向膜２０，１５を設けたものであるが、この発明は、前記配向膜２０，１５を備えない液晶表示素子、例えば、一対の基板間の間隙にポリマーネットワーク液晶層を封入した高分子分散型液晶表示素子等にも適用することができる。
この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の平面図。 第１の実施例の液晶表示装置における液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。 前記液晶表示素子の図２のIII−III線に沿う断面図。 図３のIV部の拡大図。 前記液晶表示素子の複数のタッチ入力用接点及び球状スペーサの配置例を示す図。 第１の実施例の液晶表示装置における駆動手段の構成図。 前記駆動手段の主要部の構成を示す模式図。 前記駆動手段による液晶表示素子の駆動シーケンス図。 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。 第２の実施例の液晶表示素子の図８のX−X線に沿う断面図。 この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。 図１０のXII部の拡大図 第３の実施例の液晶表示素子の複数のタッチ入力用接点及びスペーサの配置例を示す図。 この発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。 この発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。
符号の説明
１…液晶表示素子、２，３…基板、４…画素電極、５…ＴＦＴ、６…ゲート電極、７…ゲート絶縁膜、８…ｉ型半導体膜、９…ドレイン電極、１０…ソース電極、１１…走査線、１２…信号線、１３…容量電極、１５，２０…配向膜、１６…対向電極、１６ａ…タッチ入力用接点、１７，１７ａ…遮光膜、１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ…カラーフィルタ、１９…突起、２１…球状スペーサ、２２…柱状スペーサ、２４…液晶層、２５，２６…偏光板、２７…画素、２８…ドライバ素子、２９…駆動手段、３０…コモン信号生成回路、３１…走査信号生成回路、３２…データ信号生成回路、３３…タッチ入力検出部、３４…パラシリ変換回路（パラレル／シリアル変換回路）、３５…タッチ位置検出回路、３６…コンパレータ、３７…スイッチング回路、３９…第１スイッチ、４０…第２スイッチ、４１…制御回路、Ｔ…選択期間、ｔ１…タッチ入力検出期間、ｔ２…画像データ書込み期間、ｔ３…応答待ち期間、ＣＯＭ…コモン信号、Ｇａｔｅ ｎ，Ｇａｔｅ ｎ＋１…走査信号、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチング信号、Ｖｒｅｆ…コンパレータのリファレンス電位。

Claims (14)

  1. 予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側とその反対側の一対の基板と、
    前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に行及び列方向に配列させて設けられた複数の画素電極と、
    前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続して配置され、走査線からの走査信号の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線と前記画素電極とを電気的に接続する複数の薄膜トランジスタと、
    他方の基板の内面に前記複数の画素電極と対向させて設けられ、前記複数の画素電極と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、
    前記複数の画素のうちの少なくとも予め選択された複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素電極と前記対向電極の少なくとも一方に、前記一対の基板間の間隙よりも小さい高さに突出させて設けられ、前記観察側の基板の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって他方の電極に接触する複数のタッチ入力用接点と、
    前記一対の基板間の間隙に封入された液晶層と、
    を備えることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 複数のタッチ入力用接点は、対向電極に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
  3. 複数のタッチ入力用接点は、一対の基板のうちの対向電極が設けられる基板の内面に設けられた複数の突起と、前記複数の突起を覆って形成された前記対向電極の前記突起上の部分とにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
  4. タッチ入力用接点は、画素の中心部に対応させて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
  5. タッチ入力用接点は、画素の周縁部に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
  6. 一対の基板間に、これらの基板間に挟持され、前記一対の基板間の間隙を、複数のタッチ入力用接点の突出高さよりも大きい値に規定する複数の球状スペーサが分散して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
  7. 一対の基板のいずれか一方の内面に、他方の基板の内面に当接し、前記一対の基板間の間隙を、複数のタッチ入力用接点の突出高さよりも大きい値に規定する複数の柱状スペーサが、複数の画素の間の領域に対応させて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
  8. 観察側の基板の内面に、複数の画素の間の領域及び複数のタッチ入力用接点に対応する遮光膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
  9. 予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側とその反対側の一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に行及び列方向に配列させて設けられた複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続して配置され、走査線からの走査信号の供給によってオンし、データ信号が供給される信号線と前記画素電極とを電気的に接続する複数の薄膜トランジスタと、他方の基板の内面に前記複数の画素電極と対向させて設けられ、前記複数の画素電極と対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、前記複数の画素のうちの少なくとも予め選択された複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素電極と前記対向電極の少なくとも一方に、前記一対の基板間の間隙よりも小さい高さに突出させて設けられ、前記観察側の基板の外面側からのタッチの押圧力による撓み変形によって他方の電極に接触する複数のタッチ入力用接点と、前記一対の基板間の間隙に封入された液晶層とを備える液晶表示素子と、
    前記複数の薄膜トランジスタを順次オンさせて前記複数の画素電極それぞれに前記信号線から画像データ信号を供給し、これらの画素電極と前記対向電極との間に、前記画像データ信号に対応した電圧を印加する画像データ書込みと、前記画像データを書き込む期間以外の期間に、前記薄膜トランジスタを順次オンさせて前記複数の信号線それぞれの電位を検出するタッチ入力検出とを選択的に行う駆動手段と、
    を備えることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 駆動手段は、画像データ書込み時とタッチ入力検出時に、対向電極に同じ電位のコモン信号を印加することを特徴とする。
  11. 駆動手段は、対向電極にコモン信号を印加する手段と、各行の薄膜トランジスタにそれぞれ対応する複数の走査線に、予め定めた選択期間毎に順次走査信号を供給する手段と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させて各列の薄膜トランジスタにそれぞれ対応する複数の信号線に画像データ信号を供給する手段と、前記選択期間内の他の期間に同期させて前記複数の信号線それぞれの電位を検出する手段とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 駆動手段は、対向電極にコモン信号を印加するためのコモン信号生成回路と、複数の走査線に予め定めた選択期間毎に走査信号を順次供給するための走査信号生成回路と、各行の選択期間毎に複数の信号線に画像データ信号を供給するためのデータ信号生成回路と、前記複数の信号線それぞれの電位を検出し、これらの信号線の電位により、タッチ入力用接点が他方の電極に接触した画素の位置データを出力するタッチ入力検出部と、前記各行の選択期間毎に、前記選択期間内の一部の期間に同期させた前記データ信号生成回路と前記複数の信号線の接続と、前記選択期間内の他の期間に同期させた前記タッチ入力検出部と前記複数の信号線の接続とを切替えるスイッチング回路と、これらを制御する制御回路とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
  13. 駆動手段は、各行の選択期間毎に、画像データ書込みとタッチ入力検出とを行うことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
  14. 駆動手段は、各行の選択期間毎に、その選択期間の初期または終期にタッチ入力検出を行い、タッチ入力検出後またはタッチ入力検出前に画像データ書込みを行うことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
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