JP2017134340A - タッチパネル付液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 容量検出電極線及び画像信号線の配線数を少なくして配線構造を簡易化すること、また画素部の開口率を高く維持すること、さらに液晶表示パネルの額縁の幅を小さくすること。
【解決手段】 タッチパネル付ＬＣＤは、基板上の端部に配置された駆動回路部１４と、ゲート信号線GLと平行に配置された第１の容量検出電極線７と、画像信号線SLと平行に配置された第２の容量検出電極線９と、第１の容量検出電極線７と駆動回路部１４を接続する第１の接続線１５と、を有しており、第１の容量検出電極線７は、絶縁層を間に介してゲート信号線GLと平面視で重なるように配置されており、第２の容量検出電極線９は、画像信号線SLが配置されていない画素電極間（第１の画素電極23aと第２の画素電極23bの間）に配置されており、第１の接続線１５は、画像信号線SL及び第２の容量検出電極線９が配置されてない画素電極間に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルのセル内に静電容量検出型のタッチパネルの容量検出電極線を有するタッチパネル付液晶表示装置（Liquid Crystal display：ＬＣＤ）に関するものである。

従来、ＬＣＤは、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を含む画素部が多数形成されたアレイ側基板と、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタ側基板とを互いに対向させて、それらの基板を所定の間隔でもって貼り合わせ、それらの基板間に液晶を充填、封入させることによって作製される。また、一般的に、カラーフィルタ側基板は、ＴＦＴ及び画素電極に対向する側の面（液晶側の面）の全面に、画素電極との間で液晶に印加する垂直電界を形成するための共通電極が形成されている。また、ＬＣＤが画素電極と共通電極との間で液晶に印加する横電界を形成するＩＰＳ（In-Plane Switching）方式のＬＣＤである場合、共通電極はアレイ側基板の画素電極と同じ面内に形成される。ＬＣＤが画素電極と共通電極との間で液晶に印加する端部電界を形成するＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式のＬＣＤである場合、共通電極はアレイ側基板の画素部に画素電極の上方または下方に絶縁層を挟んで形成される。また、カラーフィルタ側基板の液晶側の面には、それぞれの画素部に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成されており、それぞれの画素部を通過する光が相互に干渉することを防ぐブラックマトリクスがカラーフィルタの外周を囲むように形成されている。

従来のアクティブマトリクス型のＬＣＤの基本構成の１例を図５に示す。例えばＩＰＳ方式のＬＣＤの場合、ＴＦＴ５２を含む画素部P11，P12，P13〜Pmnが多数形成されたアレイ側基板は、その上の第１の方向（例えば、行方向）に形成された複数本のゲート信号線５７（GL1，GL2，GL3〜GLm）と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）にゲート信号線５７（GL1，GL2，GL3〜GLm）と交差させて形成された複数本の画像信号線（ソース信号線）５８（SL1，SL2，SL3〜SLn）と、ゲート信号線５７（GL1，GL2，GL3〜GLm）と画像信号線５８（SL1，SL2，SL3〜SLn）の各交差部に対応して形成された、ＴＦＴ５２及び液晶に印加する横電界（水平電界）を形成するための画素電極PE11，PE12，PE13〜PEmn及び共通電極（基準電極）と、それらを含む画素部P11，P12，P13〜Pmnと、共通電極に共通電圧（Vcom）を供給する共通電圧線６２と、を有する構成である。なお、図５において、５９は表示領域、７０はゲート信号線選択回路７１及び画像信号線選択回路７２を駆動する駆動回路部、７１はゲート信号線５７（GL1，GL2，GL3〜GLm）に順次ゲート信号を入力するゲート信号線選択回路（第１のセレクタ回路）、７２は画像信号線５８（SL1，SL2，SL3〜SLn）に順次画像信号を入力する画像信号線選択回路（第２のセレクタ回路）、７３は駆動回路部７０とゲート信号線選択回路７１との間で駆動信号、制御信号等を入出力するための第１の接続配線、７４は駆動回路部７０と画像信号線選択回路７２との間で駆動信号、制御信号等を入出力するための第２の接続配線、８０は液晶表示パネルである。ＩＰＳ方式のＬＣＤは、垂直電界によってツイステッドネマチック（Twisted Nematic：ＴＮ）液晶を駆動するＬＣＤと比較して、コントラスト、グレー反転、色ずれ等の視野角特性を高めることができる。その結果、広視野角を得ることができるので、大型のＬＣＤに好適に用いられている。

ＴＦＴ５２は、例えば、アモルファスシリコン(a-Si)、低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）等から成る半導体膜を有し、ゲート電極部、ソース電極部、ドレイン電極部の３端子部を有する構成である。そして、ゲート電極部に所定電位の電圧(例えば、６Ｖ)を印加することにより、ソース電極部とドレイン電極部の間の半導体膜（チャンネル）に電流を流す、スイッチング素子(ゲートトランスファ素子)として機能する。また、画素電極PE11，PE12，PE13・・・PEmnは、一般に酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)等から成る透明導電体層から構成されている。

図６は、図５の構成のＬＣＤにおいて、画像信号線選択回路７２の詳細な構成を示す回路図である。図６に示すように、ゲート信号線GL1，GL2，GL3と画像信号線SL1，SL2，SL3，SL4，SL5，SL6との各交差部に対応して、ＴＦＴ及び画素電極R11，G11，B11〜B32が形成されている。画像信号線SL1〜SL6のそれぞれの画像信号の入力端部には、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80a，80b，80c，80d，80e，80fがそれぞれ接続されており、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80a〜80cの各ソース電極は、駆動回路部７０の画像信号入力端子Ｓ１に共通接続され、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80d〜80fの各ソース電極は、駆動回路部７０の画像信号入力端子Ｓ２に共通接続されている。第２の接続配線７４は、チップオングラス（Chip On Glass：ＣＯＧ）方式でアレイ側基板上に実装された画像信号線駆動用ＩＣ，ＬＳＩ等から成る駆動回路部７０の画像信号入力端子Ｓ１，Ｓ２と、画像信号線選択回路７２とを電気的に接続するものである。また、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80a〜80cの各ドレイン電極は、それぞれ画像信号線SL1，SL2，SL3に接続され、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80d〜80fの各ドレイン電極は、それぞれ画像信号線SL4，SL5，SL6に接続されている。

ＣＭＯＳトランスファゲート素子80a〜80fはそれぞれ、ｐ型ＭＯＳトランジスタ（ｐチャンネルＴＦＴ）とｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎチャンネルＴＦＴ）が、それらのソース電極とドレイン電極が共通接続されて成り、ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極とｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極が制御入力電極とされている。即ち、ｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極にロー（Ｌ）の信号が入力されるとともにｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極にハイ（Ｈ）の信号が入力されたときに、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れて画像信号が入力される。

また、MUXR，XMUXR，MUXG，XMUXG，MUXB，XMUXBは、画像信号線SL1〜SL6を時分割駆動するための時分割信号入力線である。MUXRは、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80a，80dのｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続され、XMUXR（MUXRの反転信号線）はＣＭＯＳトランスファゲート素子80a，80dのｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されており、MUXRにＨの信号が入力されるとともにXMUXRにＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ１，Ｓ２から入力された画像信号SigR1，SigR2が、画像信号線SL1，SL4を伝送される。MUXGは、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80b，80eのｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続され、XMUXG（MUXGの反転信号線）はＣＭＯＳトランスファゲート素子80b，80eのｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されており、MUXGにＨの信号が入力されるとともにXMUXGにＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ１，Ｓ２から入力された画像信号SigG1，SigG2が、画像信号線SL2，SL5を伝送される。MUXBは、ＣＭＯＳトランスファゲート素子80c，80fのｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続され、XMUXB（MUXBの反転信号線）はＣＭＯＳトランスファゲート素子80c，80fのｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されており、MUXBにＨの信号が入力されるとともにXMUXBにＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ１，Ｓ２から入力された画像信号SigB1，SigB2が、画像信号線SL3，SL6を伝送される。

図７は、図５の画素電極R11，G11，B11を時分割で駆動するためのタイミングチャートである。画素電極R11は単位画素電極（副画素電極）赤11であり、画素電極G11は単位画素電極（副画素電極）緑11であり、画素電極B11は単位画素電極（副画素電極）青11である。ゲート信号線GL1がオン状態のときであって、MUXRにＨの信号が入力されるとともにXMUXRにＬの信号が入力されたときに、画素電極R11に所定の画像信号が入力される。ゲート信号線GL1がオン状態のときであって、MUXGにＨの信号が入力されるとともにXMUXGにＬの信号が入力されたときに、画素電極G11に所定の画像信号が入力される。ゲート信号線GL1がオン状態のときであって、MUXBにＨの信号が入力されるとともにXMUXBにＬの信号が入力されたときに、画素電極B11に所定の画像信号が入力される。

図８は、図５の回路構成のＬＣＤについて、額縁部を含む全体構成の平面図である。図８に示すように、平面視で表示領域５９の周囲に額縁部６１が設けられており、一般的に額縁部６１は黒色等の遮光性の色合いを有している。そして、アレイ側基板５１のカラーフィルタ側基板６０から外側に突出した突出部Ｐにおける液晶側の面に、駆動回路部７０が配置されており、矩形枠状の額縁部６１の駆動回路部７０側の部位ＧＢ１に重なるように画像信号線選択回路７２が配置されている。突出部Ｐの液晶側の面の端縁部には、駆動回路部７０に駆動信号、制御信号等を入出力するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）７７が設置されている。駆動回路部７０とＦＰＣ７７とを電気的に接続する第３の接続配線７５が、突出部Ｐの液晶側の面に形成されている。また、アレイ側基板５１の液晶側の面に、額縁部６１の駆動回路部７０側の部位ＧＢ１の一端部から部位ＧＢ１の長手方向に略直交する方向に伸びている他の部位ＧＢ２に重なるようにゲート信号線選択回路７１が形成されている。また、画素部５４は、ＴＦＴ５２及び画素電極５３を含んで成り、画素電極５３は液晶容量（Clc）及び保持容量（Cs）を有し、それらは共通電極（図８ではVcomで表示）に容量結合している。

ゲート信号線選択回路７１、画像信号線選択回路７２は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法によって形成される。この場合、ＴＦＴ５２は、例えば低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）から成るチャンネルを有しており、このＬＴＰＳを用いてｎチャンネルＴＦＴ及びｐチャンネルＴＦＴを形成すると、ＣＭＯＳ回路を基礎とした駆動回路、ＳＲＡＭ回路、Ｄ／Ａ変換器、画像表示部等をガラス基板上に一体的に集積化することができる。

また従来、ＬＣＤは静電容量検出型のタッチパネルを備えている場合があり、図９はタッチパネルの容量検出電極線の構成を主に示す従来のＬＣＤの平面図であり、図１０は図９のＬＣＤの部分断面図である。これらの図に示すように、静電容量検出型のタッチパネル付のＬＣＤは、カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面に形成された一方の容量検出電極線107と、カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面と反対側の面に形成された他方の容量検出電極線109と、を有する構成である。アレイ側基板101の液晶111側の面に、複数本のゲート信号線121と複数本の画像信号線（ソース信号線）122が形成されている。アレイ側基板101の液晶111側の面の一端部には画像信号線122を駆動、制御するためのＩＣ，ＬＳＩ等から成る半導体集積回路素子104（図５の駆動回路部７０に相当する）が、ＣＯＧ（Chip On Glass）方式等によって実装されている。また、アレイ側基板101の液晶111側の面の一端部における半導体集積回路素子104よりも端側には、第１のＦＰＣ106（図８のＦＰＣ７７に相当する）が設置されている。第１のＦＰＣ106は、容量検出電極線107に走査パルスを入力するための走査パルス入力信号線を有している。カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面と反対側の面における前記一端部に隣接する端部には、第２のＦＰＣ110が設置されており、第２のＦＰＣ110は容量検出電極線109から出力された検出信号を外部の検出回路等に出力する。

また、図１０に示すように、カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面と反対側の面（図１０では上面）には、の容量検出電極線109上に第２の偏光板113が設けられている。また、アレイ側基板101の液晶111側の面と反対側の面（図１０では下面）には、第１の偏光板112が設けられている。一方、アレイ側基板101の液晶111側の面には、ゲート信号線121、ゲート絶縁膜131、画像信号線122、容量検出電極線107、アクリル樹脂等から成る平坦化膜132、画素電極133、窒化珪素（ＳｉＮ_x），酸化珪素（ＳｉＯ₂）等から成る層間絶縁膜134、共通電極123が、順次形成されている。また、カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面には、カラーフィルタ135及びブラックマトリスク等の遮光部136が形成されている。

カラーフィルタ側基板102の液晶111側の面に容量検出電極線107が形成されており、表示側の面（液晶111側の面と反対側の面）に容量検出電極線109が形成されている。これらの容量検出電極線107，109によって、投影型静電容量方式のタッチパネルを構成している。複数の容量検出電極線107は、それぞれＹ方向（例えば、列方向）に伸びるように形成されており、複数の容量検出電極線109は、それぞれＸ方向（例えば、行方向）に伸びるように形成されている。複数の容量検出電極線107は、人の指等の静電的な導電体が近接、接触した際の静電容量の変化を検出するための走査パルスが順次入力される駆動線（ドライブ線）として機能する。複数の容量検出電極線109は、静電容量の変化を検出する検出線（センサ線）、受信線として機能する。容量検出電極線109は、ＩＴＯ，インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ），酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって、かつ透光性を有する材料を用いて形成される。なお、容量検出電極線107を検出線（センサ線）とし、容量検出電極線109を駆動線（ドライブ線）とする場合もある。なお、図９において、103はアレイ側基板１の液晶側の面の周縁部とカラーフィルタ側基板２の液晶側の面の周縁部とを接合し封止する封止部である。

さらに、他の従来例として、複数列分の信号線に対して所定の割合で平行に配線された複数本のセンス線を有するＬＣＤが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００１−４２２９６号公報

しかしながら、図５〜図１０に示す上記従来のタッチパネル付ＬＣＤにおいては、容量検出電極線107と画像信号線122がそれぞれ別の部位に形成されているために、それらの配線数が多く、配線構造が複雑化していた。その結果、高速駆動に対応すること、消費電力を抑えることが難しくなる傾向があった。

また、特許文献１に開示されたＬＣＤは、信号線（画像信号線）に隣接してセンス線を形成しているために、センス線が画素部に入り込んでしまい、その画素部の開口率が低下するという問題点があった。

また、図９に示すように、従来のタッチパネル付ＬＣＤは、容量検出電極線107に走査パルスを入力するための第１のＦＰＣ106と、容量検出電極線109から出力された検出信号を外部の検出回路等に出力するための第２のＦＰＣ110とがそれぞれ設置されているために、タッチパネル付ＬＣＤが大型化するという問題点があった。この問題点を解消するために、第２のＦＰＣ110を省いて、容量検出電極線109の引き出し線（接続配線）を半導体集積回路素子104に接続することが考えられる。しかしながら、この場合、液晶表示パネルの額縁の部位において、容量検出電極線109の引き出し線の配置領域を確保する必要があるために、液晶表示パネルの額縁の幅が大きくなるという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、容量検出電極線及び画像信号線の配線数を少なくして、配線構造を簡易化することである。また、画素部の開口率を高く維持することである。さらに、液晶表示パネルの額縁の幅を小さくすることである。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、基板と、前記基板上の所定方向に形成された複数本のゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差させて形成された複数本の画像信号線と、前記ゲート信号線と前記画像信号線の各交差部に対応してそれぞれ配置された画素電極と、前記基板上の端部に配置された駆動回路部と、前記ゲート信号線と平行に配置された第１の容量検出電極線と、前記画像信号線と平行に配置された第２の容量検出電極線と、前記第１の容量検出電極線と前記駆動回路部を接続する第１の接続線と、を有するタッチパネル付液晶表示装置であって、前記第１の容量検出電極線は、絶縁層を間に介して前記ゲート信号線と平面視で重なるように配置されており、前記第２の容量検出電極線は、前記画像信号線が配置されていない前記画素電極間に配置されており、前記第１の接続線は、前記画像信号線及び前記第２の容量検出電極線が配置されてない前記画素電極間に配置されている構成である。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、好ましくは、前記画像信号線は、前記所定方向に並んだ第１の画素電極と第２の画素電極との間に配置されているとともにそれらに接続されており、これによって前記第１の画素電極及び前記第２の画素電極が１つのユニットを構成しており、さらに、前記ユニットの３個以上が前記所定方向においてグループを構成しており、前記第２の容量検出電極線は、前記グループにおいて、前記画像信号線が配置されていない前記ユニット間に配置されており、前記第１の接続線は、前記グループにおいて、前記画像信号線及び前記第２の容量検出電極線が配置されていない前記ユニット間に配置されている。

また本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、好ましくは、前記駆動回路部は、前記画像信号線の一端側の前記基板上の端部に配置されているとともに、前記第２の容量検出電極線に接続される第２の接続線と、前記画像信号線に接続される第３の接続線とが、接続されている。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、基板と、基板上の所定方向に形成された複数本のゲート信号線と、ゲート信号線と交差させて形成された複数本の画像信号線と、ゲート信号線と画像信号線の各交差部に対応してそれぞれ配置された画素電極と、基板上の端部に配置された駆動回路部と、ゲート信号線と平行に配置された第１の容量検出電極線と、画像信号線と平行に配置された第２の容量検出電極線と、第１の容量検出電極線と駆動回路部を接続する第１の接続線と、を有するタッチパネル付液晶表示装置であって、第１の容量検出電極線は、絶縁層を間に介してゲート信号線と平面視で重なるように配置されており、第２の容量検出電極線は、画像信号線が配置されていない画素電極間に配置されており、第１の接続線は、画像信号線及び第２の容量検出電極線が配置されてない画素電極間に配置されている構成であることから、以下の効果を奏する。第２の容量検出電極線の配線数が少なくなり、配線構造が簡易化される。また、第２の容量検出電極線は、画像信号線が配置されていない画素電極間に配置されていることから、第２の容量検出電極線が画素部における画素電極の側に入り込むことが抑えられる。その結果、画素部の開口率を高く維持することができる。さらに、第１の接続線は、画像信号線及び第２の容量検出電極線が配置されてない画素電極間に配置されていることから、液晶表示パネルの額縁の部位において、第１の容量検出電極線に接続される第１の接続線の配置領域を確保する必要がないので、液晶表示パネルの額縁の幅が小さくなる。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、画像信号線は、所定方向に並んだ第１の画素電極と第２の画素電極との間に配置されているとともにそれらに接続されており、これによって第１の画素電極及び第２の画素電極が１つのユニットを構成しており、さらに、ユニットの３個以上が所定方向においてグループを構成しており、第２の容量検出電極線は、グループにおいて、画像信号線が配置されていないユニット間に配置されており、第１の接続線は、グループにおいて、画像信号線及び第２の容量検出電極線が配置されていないユニット間に配置されている構成である場合、画像信号線は、所定方向に並んだ第１の画素電極と第２の画素電極との間に配置されているとともにそれらに接続されているので、画像信号線の配線数が少なくなり、配線構造がより簡易化される。

また本発明のタッチパネル付液晶表示装置は、駆動回路部は、画像信号線の一端側の基板上の端部に配置されているとともに、第２の容量検出電極線に接続される第２の接続線と、画像信号線に接続される第３の接続線とが、接続されている構成である場合、第１の容量検出電極線は第１の接続線、第２の容量検出電極線は第２の接続線、画像信号線は第３の接続線をそれぞれ介して、駆動回路部に集約して接続されることとなる。その結果、第１の容量検出電極線用の別個の駆動回路部を設ける必要がなくなるので、小型化されたタッチパネル付液晶表示装置となる。また、駆動回路部は、画像信号線の一端側の基板上の端部に配置されているので、第１の接続線、第２の接続線、第３の接続線のいずれもが、長さが短くなり、配線構造をより簡易化することができる。

図１は、本発明のタッチパネル付液晶表示装置について実施の形態の１例を示す図であり、画素部及び駆動回路部を部分的に示す回路図である。 図２は、図１のタッチパネル付液晶表示装置について実施の形態の１例を示す図であり、グループを構成する画素部に供給される信号のタイミングチャートである。 図３は、図１のタッチパネル付液晶表示装置の部分断面図である。 図４は、本発明のタッチパネル付液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、画素部及び駆動回路部を部分的に示す回路図である。 図５は、従来の液晶表示装置の１例を示す図であり、液晶表示装置のブロック回路図である。 図６は、図５の液晶表示装置について、画素部及び画像信号線選択回路を部分的に示す回路図である。 図７は、図５の液晶表示装置について、グループを構成する画素部にそれぞれ供給される信号のタイミングチャートである。 図８は、図５の液晶表示装置について、額縁部を含む全体構成の平面図である。 図９は、図５の液晶表示装置について、容量検出電極線を主に示すタッチパネル付の液晶表示装置の平面図である。 図１０は、図９の液晶表示装置の部分断面図である。

以下、本発明のタッチパネル付ＬＣＤの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明のタッチパネル付ＬＣＤの実施の形態における構成部材のうち、本発明のタッチパネル付ＬＣＤを説明するための主要部を示している。従って、本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。

図１は、本発明のタッチパネル付ＬＣＤについて実施の形態の１例を示す図であり、画素部及び駆動回路部を部分的に示す回路図である。図１に示すように、本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、ガラス基板等から成るアレイ側基板の液晶側の面の所定方向（例えば、行方向）に形成された複数本のゲート信号線GL（GL1，GL2，GL3〜）と、ゲート信号線GLと交差させて形成された複数本の画像信号線（ソース信号線）SL（SL1，SL2，SL3，SL4〜）と、ゲート信号線GLと画像信号線SLの各交差部に対応してそれぞれ配置された、ＴＦＴ及び画素電極R11，G11，B11〜G23と、基板上の端部に配置された駆動回路部１４と、ゲート信号線GLと平行に配置された第１の容量検出電極線７（CXL1，CXL2，CXL3〜）と、画像信号線SLと平行に配置された第２の容量検出電極線９（CYL1，CYL2〜）と、第１の容量検出電極線７と駆動回路部１４を接続する第１の接続線１５（CXL1，CXSL2〜）と、を有するタッチパネル付ＬＣＤであって、第１の容量検出電極線７は、絶縁層を間に介してゲート信号線GLと平面視で重なるように配置されており、第２の容量検出電極線９は、画像信号線SLが配置されていない画素電極間、例えば第１の画素電極23aと第２の画素電極23bとの間に配置されており、第１の接続線１５は、画像信号線SL及び第２の容量検出電極線９が配置されてない画素電極間に配置されている構成である。なお、図１において、８は第１の容量検出電極線７と第１の接続線１５との接続部である。

上記の構成により、第２の容量検出電極線９の配線数が少なくなり、配線構造が簡易化される。また、第２の容量検出電極線９は、画像信号線SLが配置されていない画素電極間に配置されていることから、第２の容量検出電極線９が画素部（PR11，PG11，PB11〜PG23）における画素電極の側に入り込むことが抑えられる。その結果、画素部の開口率を高く維持することができる。さらに、第１の接続線１５は、画像信号線SL及び第２の容量検出電極線９が配置されてない画素電極間に配置されていることから、液晶表示パネルの額縁の部位において、第１の容量検出電極線７に接続される第１の接続線１５の配置領域を確保する必要がないので、液晶表示パネルの額縁の幅が小さくなる。

また本発明のタッチパネル付ＬＣＤは好ましくは、図１に示すように、画像信号線SLは、所定方向に並んだ第１の画素電極23aと第２の画素電極23bとの間に配置されているとともにそれらに接続されており、これによって第１の画素電極23a及び第２の画素電極23bが１つのユニットを構成しており、さらに、ユニットの３個以上が所定方向においてグループを構成しており、第２の容量検出電極線９は、グループにおいて、画像信号線SLが配置されていないユニット間に配置されており、第１の接続線１５は、グループにおいて、画像信号線SL及び第２の容量検出電極線９が配置されていないユニット間に配置されている構成である。具体的には、画像信号線SLは、その左右の一方の側に、隣接する２本のゲート信号線（例えば、GL1，GL2）によってオンされる第１の画素電極23aが配置されているとともに第１の画素電極23aに接続されており、左右の他方の側に、２本のゲート信号線（GL1，GL2）のうちの１本（例えば、GL1）によってオンされる第２の画素電極23bが配置されているとともに第２の画素電極23bに接続されている。この場合、画像信号線SLの配線数が少なくなり、配線構造がより簡易化される。なお、図１において、５は画像信号線SLと、第１の画素電極23a及び第２の画素電極23bとの接続部であるが、接続部５は第１の画素電極23aと第２の画素電極23bのそれぞれについてあってもよい。

１つのグループを構成する画素電極の群は、６個乃至１２個の画素電極であることが好ましい。この場合、配線構造が簡易化されるとともに、各画素電極に表示を１フレーム保持するのに十分な電力を時分割駆動によって供給することができる。すなわち、グループを構成する画素電極が１３個以上となると、各画素電極に時分割で入力される画像信号のパルス幅（時間幅）が小さくなり、各画素電極に表示を１フレーム保持するのに十分な電力を時分割駆動によって供給することが難しくなる傾向がある。

本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、駆動回路部１４は、信号線駆動回路４と画像信号線選択回路（セレクタ）２０を含む。また図２に示すように、信号線駆動回路４は、グループを構成する第１の画素電極23aと第２の画素電極23bのそれぞれに画像信号を時分割で供給する。図１、図２に示すように、駆動回路部１４は、信号線駆動回路４と画像信号線選択回路２０を含んでおり、画素電極は画像信号線選択回路２０を通じて時分割駆動され、タッチパネルを構成する第１の容量検出電極線７及び第２の容量検出電極線９は時分割駆動とは関係なく、信号線駆動回路４によって別系統で駆動制御されることが好ましい。この場合、タッチパネルとＬＣＤをそれぞれ最適の駆動速度、駆動タイミングで駆動制御することができる。例えば、第１の画素電極23aに供給される画像信号の時間幅及び第２の画素電極23bに供給される画像信号の時間幅は、画素電極に画像表示を１フレーム保持するのに十分な電力（電荷）を時分割駆動によって供給する必要があるために、２μsec（μ秒）〜５μsec程度とされる。これに対して、第２の容量検出電極線９に供給される駆動信号は、画像信号のような制約がないので、好ましくは、２μsec〜３μsec秒程度とすることができる。２μsec未満では、静電容量検出の感度が低下しやすくなる傾向がある。３μsecを超えると、高速駆動がむつかしくなる傾向がある。

また本発明のタッチパネル付ＬＣＤは好ましくは、駆動回路部１４は、画像信号線SLの一端側の基板上の端部に配置されているとともに、第２の容量検出電極線９に接続される第２の接続線１６（CYSL1，CYSL2〜）と、画像信号線SLに接続される第３の接続線１７（SSL1，SSL2，SSL3，SSL4〜）とが、接続されている構成である。この場合、第１の容量検出電極線７は第１の接続線１５、第２の容量検出電極線９は第２の接続線１６、画像信号線SLは第３の接続線１７をそれぞれ介して、駆動回路部１４に集約して接続されることとなる。その結果、第１の容量検出電極線７用の別個の駆動回路部を設ける必要がなくなるので、小型化されたタッチパネル付ＬＣＤとなる。また、駆動回路部１４は、画像信号線SLの一端側の基板上の端部に配置されているので、第１の接続線１５、第２の接続線１６、第３の接続線１７のいずれもが、長さが短くなり、配線構造をより簡易化することができる。

本発明のタッチパネル付ＬＣＤの詳細な構成について、以下に説明する。信号線駆動回路４は、ＣＯＧ方式等により実装されたＩＣ，ＬＳＩ等から成り、画像信号線選択回路２０を駆動制御する。また、信号線駆動回路４は、ゲート信号線選択回路（図示せず）も駆動する駆動回路であってもよい。ゲート信号線選択回路は、ゲート信号線GLに順次ゲート信号を入力する。接続線４Ｌは、信号線駆動回路４の信号入力端子Ｓ１，Ｓ２と、画像信号線選択回路２０のＣＭＯＳトランスファゲート素子（20a，20b，20c，20d〜）と、を接続するものであり、画像信号線選択回路２０へ画像信号を伝送する。

ゲート信号線選択回路、画像信号線選択回路２０は、ＣＶＤ法等の薄膜形成法によって形成される。この場合、ＴＦＴは好ましくは、ＬＴＰＳから成るチャンネルを有しており、このＬＴＰＳを用いてｎチャンネルＴＦＴ及びｐチャンネルＴＦＴを形成すると、ＣＭＯＳ回路を基礎とした駆動回路、ＳＲＡＭ回路、Ｄ／Ａ変換器、画像表示部等をガラス基板上に一体的に集積化することができる。

画素電極は、好適には、６個以上のものが所定方向（ゲート信号線GLが伸びる方向）においてグループを構成している。図１の構成の場合、画素電極は、６個のものが１つのグループを構成している。すなわち、フルカラーの表示を行うための好適な構成であり、グループを構成する６個の画素電極（例えば、R11，G11，B11，R12，G12，B12）は、赤色表示用の２個の画素電極（例えば、R11，R12）、緑色表示用の２個の画素電極（例えば、G11，G12）、青色表示用の２個の画素電極（例えば、B11，B12）である。また、各グループは１本の第２の容量検出電極線９を含み、１本の第１の接続線１５を含んでいる。

そして、信号線駆動回路４は、第１の画素電極23aと第２の画素電極23bのそれぞれに画像信号を時分割で供給する。例えば、画素電極R11，G11，B11，R12について、画素電極R11，G11，B11，R12のそれぞれに、信号線駆動回路４から画像信号SigR1，SigB1，SigG1，SigR2を時分割で供給する。

１つのグループにおいて、第１の画素電極23a及び第２の画素電極23bから成るユニットの数を３個よりも多くしても、第２の容量検出電極線９は少なくとも１本あればよい。その結果、第２の容量検出電極線９の配線数がより少なくなり、配線構造もより簡易化される。同様に、１つのグループにおいて、上記ユニットの数を３個よりも多くしても、第１の接続線１５は少なくとも１本あればよい。

MUX1，XMUX1，MUX2，XMUX2は、画素電極R11，G11，B11〜G23を時分割駆動するための時分割信号入力線である。MUX1は、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20a，20cのｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続され、XMUX1（MUX1の反転信号線）はＣＭＯＳトランスファゲート素子20a，20cのｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されている。MUX2は、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20b，20dのｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続され、XMUX2（MUX2の反転信号線）はＣＭＯＳトランスファゲート素子20b，20dのｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続されている。

そして、図２のタイミングチャートに示すように、ゲート信号線GL1，GL2がオン状態、すなわち第１の画素電極23aがオン状態であり、MUX1にＨの信号が入力されるとともにXMUX1にＬの信号が入力され、かつMUX2にＨの信号が入力されるとともにXMUX2にＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ１から順次入力された画像信号SigR1，SigB1が、画像信号線SL1，SL2を伝送されてきて、画素電極R11，B11に順次入力される。このとき、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20a，20bがオン状態となっている。次に、ゲート信号線GL1がオン状態でゲート信号線GL2がオフ状態、すなわち第２の画素電極23bがオン状態であり、MUX1にＨの信号が入力されるとともにXMUX1にＬの信号が入力され、かつMUX2にＨの信号が入力されるとともにXMUX2にＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ１から順次入力された画像信号SigG1，SigR2が、画像信号線SL1，SL2を伝送されてきて、画素電極G11，R12に順次入力される。このとき、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20a，20bがオン状態となっている。これにより、画素電極R11，B11，G11，R12が順次時分割で駆動される。

次に、画素電極G12，B12，R13，G13について、上記と同様にゲート信号線GL1，GL2のオン、オフを制御することにより、画素電極G12，B12，R13，G13が時分割駆動される。すなわち、ゲート信号線GL1，GL2がオン状態、第１の画素電極23aがオン状態であり、MUX1にＨの信号が入力されるとともにXMUX1にＬの信号が入力され、かつMUX2にＨの信号が入力されるとともにXMUX2にＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ２から順次入力された画像信号SigG2，SigR3が、画像信号線SL3，SL4を伝送されてきて、画素電極G12，R13に順次入力される。このとき、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20c，20dがオン状態となっている。次に、ゲート信号線GL1がオン状態でゲート信号線GL2がオフ状態、すなわち第２の画素電極23bがオン状態であり、MUX1にＨの信号が入力されるとともにXMUX1にＬの信号が入力され、かつMUX2にＨの信号が入力されるとともにXMUX2にＬの信号が入力されたときに、画像信号入力端子Ｓ２から順次入力された画像信号SigB2，SigG3が、画像信号線SL3，SL4を伝送されてきて、画素電極B12，G13に順次入力される。このとき、ＣＭＯＳトランスファゲート素子20c，20dがオン状態となっている。この時分割駆動をゲート信号線GL1，GL2の伸びる方向に繰り返すことによって、ゲート信号線GL1とゲート信号線GL2との間に配置された画素電極のすべてが時分割駆動される。

次に、画素電極R21，G21，B21，R22について、上記と同様にゲート信号線GL2，GL3のオン、オフを制御することにより、画素電極R21，G21，B21，R22が時分割駆動される。次に、画素電極G22，B22，R23，G23について、上記と同様にゲート信号線GL2，GL3のオン、オフを制御することにより、画素電極G22，B22，R23，G23が時分割駆動される。この時分割駆動をゲート信号線GL2，GL3の伸びる方向に繰り返すことによって、ゲート信号線GL2とゲート信号線GL3との間に配置された画素電極のすべてが時分割駆動される。

そして、すべてのゲート信号線について上記の時分割駆動を順次実行することにより、１フレームの画像が表示される。

本発明のタッチパネル付ＬＣＤにおけるタッチパネルの詳細な構成について、以下に説明する。図３に示すように、本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、液晶表示パネルのアレイ側基板１の液晶１１側の面に第１の容量検出電極線７及び第２の容量検出電極線９が形成されている。これらの第１及び第２の容量検出電極線７，９によって、投影型静電容量方式のタッチパネルを構成している。複数の第１の容量検出電極線７はそれぞれ、液晶表示パネルを平面視したときのＸ方向（例えば、行方向）に伸びるように線状に形成されており、複数の第２の容量検出電極線９はそれぞれ、液晶表示パネルを平面視したときのＹ方向（例えば、列方向）に伸びるように線状に形成されている。第１の容量検出電極線７は、絶縁層としてのゲート絶縁膜３１及び平坦化膜３２を間に介してゲート信号線２１と平面視で重なるように配置されている。また第１の容量検出電極線７は、コンタクトホール等の接続部８によって第１の接続線１５に接続されている。

複数の第２の容量検出電極線９は、人の指等の静電的な導電体が近接、接触した際の静電容量の変化を検出するための走査パルス（SigCY1，SigCY2〜）が順次入力される駆動線（ドライブ線）として機能する。複数の第１の容量検出電極線７は、静電容量の変化を検出する検出線（センサ線）、受信線として機能する。第１の容量検出電極線７によって検出された検出信号は、駆動回路部１４の検出信号線等を通して外部の検出回路等に伝送される。第１の容量検出電極線７は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ），インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ），酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって、かつ透光性を有する材料を用いて形成される。なお、第２の容量検出電極線９を駆動線（ドライブ線）とし、第１の容量検出電極線７を検出線（センサ線）、受信線としているが、この関係を逆にしてもよい。また、第１の容量検出電極線７は、第２の容量検出電極線９よりも広面積で線状、帯状に形成されていることがよく、この場合第１の容量検出電極線７の検出感度が向上するとともに、静電気を帯電した場合に静電気を減衰させやすいものとなる。

また、図３に示すように、カラーフィルタ側基板２の液晶１１側の面と反対側の面（図３では上面）には、第２の偏光板１３が設けられている。また、アレイ側基板１の液晶１１側の面と反対側の面（図３では下面）には、第１の偏光板１２が設けられている。一方、アレイ側基板１の液晶１１側の面には、ゲート信号線２１、ゲート絶縁膜３１、画像信号線２２、第２の容量検出電極線９、アクリル樹脂等から成る平坦化膜３２、第１の容量検出電極線７及び画素電極３３、窒化珪素（ＳｉＮ_x），酸化珪素（ＳｉＯ₂）等から成る層間絶縁膜３４、共通電極２３が、順次形成されている。また、カラーフィルタ側基板２の液晶１１側の面には、カラーフィルタ３５及びブラックマトリスク等の遮光部３６が形成されている。

また、第２の容量検出電極線９の厚みが第１の容量検出電極線７の厚みよりも厚くなるように形成してもよい。この場合、第２の容量検出電極線９の抵抗が小さくなり、第２の容量検出電極線９に入力される走査パルスが、第２の容量検出電極線９の軸線方向（長手方向）に進むにつれてなまることを抑えることができる。なお、第１の容量検出電極線７の厚みは２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度、第２の容量検出電極線９の厚みは２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるが、これらの厚みの範囲内で第２の容量検出電極線９の厚みが第１の容量検出電極線７の厚みよりも厚くなるように形成することがよい。

また、複数の第２の容量検出電極線９の両端部を共通接続してもよく、この場合画素部よりも広面積である人の指等の被検出体を、２次元的に位置を特定して検出することが容易になる。

第１の容量検出電極線７は、その表面に凹凸が形成されて粗面化されていることがよい。この場合、第１の容量検出電極線７の表面積が大きくなり、被検出体との静電容量結合による静電容量が増大して検出感度がより向上する。

また第１の容量検出電極線７は、その幅が第２の容量検出電極線９の幅の５倍以上であることが好ましい。この場合、被検出体の検出感度が向上する効果が高まる。より好ましくは、第１の容量検出電極線７の幅が画素部ピッチ（０．１ｍｍ程度）以上であることがよい。この場合、人の指等の広面積の被検出体を検出する際の検出感度が向上する効果がより高まる。また、画素部に対する静電気の影響を第１の容量検出電極線７によって抑えることができ、静電気を広面積の第１の容量検出電極線７に帯電させて減衰させやすくする効果が高まる。さらに好ましくは、第１の容量検出電極線７の幅は画素部ピッチ以上画素部ピッチの２０倍程度以下であることがよく、画素部ピッチの２０倍程度（２ｍｍ程度）を超えると、第１の容量検出電極線７と第２の容量検出電極線９との間の寄生容量が大きくなり検出感度に好ましくない影響を与える傾向がある。

また、第２の容量検出電極線９は、第１の容量検出電極線７と同様の透明電極線から成っていてもよいが、第２の容量検出電極線９は金属線であることが好ましい。この場合、第２の容量検出電極線９の抵抗を小さくして走査パルスのパルス形状のなまり、すなわちパルス形状の不必要な崩れをより抑えることができる。その結果、被検出体の検出感度が静電容量検出領域の全体で均一になるようにすることができる。なお、この場合、第２の容量検出電極線９は、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ），クロム（Ｃｒ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），ネオジウム（Ｎｄ）等から選ばれた元素から成る金属材料、これらの元素を主成分とする合金材料、または窒化チタン，窒化タンタル，窒化モリブデン等の金属窒化物等の導電性を有する材料を用いて形成され得る。

また、第２の容量検出電極線９は、金属線とそれを覆う透明電極線とから成ることが好ましい。この場合、第２の容量検出電極線９の抵抗を小さくして、走査パルスが第２の容量検出電極線９の軸線方向に進むにつれてパルス形状がなまること、すなわちパルス形状の不必要な崩れを抑えることができる。その結果、被検出体の検出感度が静電容量検出領域の全体で均一になるようにすることができる。また、金属線が透明電極線で覆われていることから、第２の容量検出電極線９の形成位置がフォトリソグラフィ工程で用いるマスクの位置ずれ等によってずれて、透明電極線が画素部に平面視でわずかに入り込んだとしても、画素部の開口率を低下させないようにすることができる。なお、この透明電極線は、ＩＴＯ，インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ），酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），リンやボロンが含まれるシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって、かつ透光性を有する材料を用いて形成され得る。

また、第２の容量検出電極線９は、全体が遮光部３６と平面視で重なっており、その幅が遮光部３６の幅以下であることが好ましい。この場合、第２の容量検出電極線９が目立たなくなるので、表示品質を劣化させることを抑えることができる。

また本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、図４に示すように、複数の第２の容量検出電極線９は、それらの一部が、液晶表示パネルの表示部内において、画素電極間ではなく所定方向における端部に配置されていてもよい。図４は、第２の容量検出電極線９（CXL1）が所定方向における端部に配置されている構成を示す。この場合、第２の容量検出電極線９（CXL1）のセンシングの方向が一方向であるため、センシングソフトのアルゴリズムが簡易化される。その結果、高速センシングに有利なタッチパネルとなる。また、第２の容量検出電極線９の一部が、液晶表示パネルの表示部内において、所定方向における端部に配置されるので、液晶表示パネルの額縁の幅が大きくなることはない。所定方向における端部に配置される第２の容量検出電極線９の本数の割合は、例えばすべての第２の容量検出電極線９の１０％〜９０％程度とすることができる。

なお、本発明のタッチパネル付ＬＣＤは、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良が施されていてもよい。

本発明のタッチパネル付ＬＣＤは各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、プロジェクタ装置、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチなどがある。

１ アレイ側基板
２ カラーフィルタ側基板
４ 半導体集積回路素子（信号線駆動回路）
７ 第１の容量検出電極線
８ 接続部
９ 第２の容量検出電極線
１１ 液晶
１４ 駆動回路部
１５ 第１の接続線
１６ 第２の接続線
１７ 第３の接続線
２０ 画像信号線選択回路
２１ ゲート信号線
２２ 画像信号線
２３ 共通電極
３１ ゲート絶縁膜
３２ 平坦化膜
３３ 画素電極
３４ 層間絶縁膜
３５ カラーフィルタ
３６ 遮光部

Claims (3)

1. 基板と、
   前記基板上の所定方向に形成された複数本のゲート信号線と、
   前記ゲート信号線と交差させて形成された複数本の画像信号線と、
   前記ゲート信号線と前記画像信号線の各交差部に対応してそれぞれ配置された画素電極と、
   前記基板上の端部に配置された駆動回路部と、
   前記ゲート信号線と平行に配置された第１の容量検出電極線と、
   前記画像信号線と平行に配置された第２の容量検出電極線と、
   前記第１の容量検出電極線と前記駆動回路部を接続する第１の接続線と、を有するタッチパネル付液晶表示装置であって、
   前記第１の容量検出電極線は、絶縁層を間に介して前記ゲート信号線と平面視で重なるように配置されており、
   前記第２の容量検出電極線は、前記画像信号線が配置されていない前記画素電極間に配置されており、
   前記第１の接続線は、前記画像信号線及び前記第２の容量検出電極線が配置されてない前記画素電極間に配置されているタッチパネル付液晶表示装置。
2. 前記画像信号線は、前記所定方向に並んだ第１の画素電極と第２の画素電極との間に配置されているとともにそれらに接続されており、これによって前記第１の画素電極及び前記第２の画素電極が１つのユニットを構成しており、
   さらに、前記ユニットの３個以上が前記所定方向においてグループを構成しており、
   前記第２の容量検出電極線は、前記グループにおいて、前記画像信号線が配置されていない前記ユニット間に配置されており、
   前記第１の接続線は、前記グループにおいて、前記画像信号線及び前記第２の容量検出電極線が配置されていない前記ユニット間に配置されている請求項１に記載のタッチパネル付液晶表示装置。
3. 前記駆動回路部は、前記画像信号線の一端側の前記基板上の端部に配置されているとともに、前記第２の容量検出電極線に接続される第２の接続線と、前記画像信号線に接続される第３の接続線とが、接続されている請求項１または請求項２に記載のタッチパネル付液晶表示装置。