JP2017138413A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示領域に配置される各種配線の自由度を大きくすることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示させるための表示領域に設けられた複数の第1電極と、第1電極と対向する第2電極と、表示領域に設けられて第1電極又は第2電極に接続される複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子に接続され、複数のスイッチング素子を走査する走査信号を供給するためのゲート線と、複数のスイッチング素子に信号を供給するためのデータ線と、第2電極と絶縁層を介して対向し、スイッチング素子に接続される導電性配線と、を有する。【選択図】図17

Description

本発明は、画像を表示する表示装置に関する。
下記特許文献1は、画素電極と、画素電極と対向する共通電極と、画素電極に接続されたスイッチング素子と、共通電極の表面に設けられた導電性層とを有する液晶表示パネルが記載されている。この液晶表示パネルは、良好な導電性を有する導電性層を共通電極上に設けることで、見かけ上の共通電極の抵抗値を小さくして、フリッカやクロストークを抑制する記載されている。
特開2013−254219号公報
表示領域内に設けられたスイッチング素子には、走査信号を供給するためのゲート線及び画素信号を供給するためのデータ線が接続されている。表示装置の大画面化や高精細化を図る場合、ゲート線、データ線等の配線が表示領域内に多数配置されるため、配線の配置の制約が大きくなる場合がある。これらの電極をタッチ検出に用いる場合には、さらに配線やスイッチング素子の制約が大きくなる可能性がある。特許文献1は、導電性層をゲート線又はデータ線等の配線として用いることについて記載されていない。
本発明は、表示領域に配置される各種配線の自由度を大きくすることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、画像を表示させるための表示領域に設けられた複数の第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記表示領域に設けられて前記第1電極又は前記第2電極に接続される複数のスイッチング素子と、複数の前記スイッチング素子に接続され、複数の前記スイッチング素子を走査する走査信号を供給するためのゲート線と、複数の前記スイッチング素子に信号を供給するためのデータ線と、前記第2電極と絶縁層を介して対向し、前記スイッチング素子に接続される。
図1は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図3は、図2に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図4は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図5は、図4に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図6は、相互静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図7は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図8は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図9は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。 図10は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図11は、タッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図12は、タッチ検出機能付き表示装置を構成するTFT基板を模式的に示す平面図である。 図13は、タッチ検出機能付き表示装置を構成するガラス基板を模式的に示す平面図である。 図14は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。 図15は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図16は、1フレーム期間における表示動作期間とタッチ検出期間の配置の一例を表す模式図である。 図17は、第1の実施形態に係る表示パネルの画素電極及び表示用スイッチング素子の構成を説明するための平面図である。 図18は、副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。 図19は、図18のXIX−XIX’線に沿う断面図である。 図20は、第2の実施形態に係る画素基板を示す平面図である。 図21は、第2の実施形態に係る画素電極及び表示用スイッチング素子の構成を説明するための平面図である。 図22は、第2の実施形態に係る第1表示領域における副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。 図23は、図22のXXIII−XXIII’線に沿う断面図である。 図24は、第2の実施形態に係る第2表示領域における副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。 図25は、図24のXXV−XXV’線に沿う断面図である。 図26は、表示制御用ICと各配線との接続構造を説明するための平面図である。 図27は、第3の実施形態に係る駆動電極及びタッチ用スイッチング素子の接続構造を説明するための平面図である。 図28は、第3の実施形態に係る駆動電極及び画素電極の構成を説明するための平面図である。 図29は、図28のXXIX−XXIX’線に沿う断面図である。 図30は、第3の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。 図31は、第3の実施形態に係るゲートドライバの一構成例を示す平面図である。 図32は、第3の実施形態に係るゲートドライバの他の構成例を示す平面図である。 図33は、第3の実施形態の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の遮光部を示す平面図である。 図34は、図33のXXXIV−XXXIV’線に沿う断面図である。 図35は、第4の実施形態に係る駆動電極及び駆動電極ドライバの構成例を示す平面図である。 図36は、駆動電極と導電性配線との接続箇所を示す断面図である。 図37は、第5の実施形態に係る駆動電極及び駆動回路の平面図である。 図38は、第5の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。 図39は、第5の実施形態の変形例に係る駆動電極及び導電性配線の構成例を示す平面図である。 図40は、第6の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図41は、第6の実施形態に係る駆動電極及び駆動回路の平面図である。 図42は、第6の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。図1に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出部40とを備えている。タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10がタッチ検出機能を内蔵した表示装置である。タッチ検出機能付き表示部10は、表示素子として液晶表示素子を用いている表示パネル20と、タッチ入力を検出するタッチ検出装置であるタッチパネル30とを一体化した装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部10は、表示パネル20の上にタッチパネル30を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。表示パネル20は、例えば、有機EL表示パネルであってもよい。
表示パネル20は、後述するように、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、1水平ラインずつ順次走査して表示を行う素子である。制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14及びタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。
ゲートドライバ12は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部10の表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する機能を有している。
ソースドライバ13は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部10の、後述する各副画素SPixに画素信号Vpixを供給する回路である。
駆動電極ドライバ14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部10の、後述する駆動電極COMLに駆動信号Vcomを供給する回路である。
タッチパネル30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、相互静電容量方式によりタッチ検出動作を行い、表示領域に対する外部の導体の接触又は近接を検出する。なお、タッチパネル30は自己静電容量方式によりタッチ検出動作を行ってもよい。
タッチ検出部40は、制御部11から供給される制御信号と、タッチパネル30から供給されるタッチ検出信号Vdet1に基づいて、タッチパネル30に対するタッチの有無を検出する回路である。また、タッチ検出部40は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。このタッチ検出部40は、タッチ検出信号増幅部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45とを備える。検出タイミング制御部46は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45とが同期して動作するように制御する。
上述のとおり、タッチパネル30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作する。ここで、図2から図6を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図5は、図4に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
例えば、図2に示すように、容量素子C1は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極E1及びタッチ検出電極E2を備えている。図3に示すように、容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端は電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば図1に示すタッチ検出信号増幅部42に含まれる積分回路である。
交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波Sgが印加されると、タッチ検出電極E2(容量素子C1の他端)側に接続された電圧検出器DETを介して、図6に示すような出力波形(タッチ検出信号Vdet1)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、駆動電極ドライバ14から入力される駆動信号Vcomに相当するものである。
指が接触又は近接していない状態(非接触状態)では、図2及び図3に示すように、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図3に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(実線の波形V(図6参照))に変換する。
一方、指が接触又は近接した状態(接触状態)では、図4に示すように、指によって形成される静電容量C2が、タッチ検出電極E2と接触している又は近傍にあることにより、駆動電極E1及びタッチ検出電極E2の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られる。このため、容量素子C1は、図5に示すように、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子C1’として作用する。そして、図5に示す等価回路でみると、容量素子C1’に電流Iが流れる。図6に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(点線の波形V)に変換する。この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から接触又は近接する導体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることがより好ましい。
図1に示すタッチパネル30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcomに従って、1検出ブロックずつ順次走査して、相互静電容量方式によるタッチ検出を行う。
タッチパネル30は、後述する複数のタッチ検出電極TDLから、図3又は図5に示す電圧検出器DETを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Vdet1を出力する。タッチ検出信号Vdet1は、タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42に供給される。
タッチ検出信号増幅部42は、タッチパネル30から供給されるタッチ検出信号Vdet1を増幅する。なお、タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdet1に含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去して出力する低域通過アナログフィルタであるアナログLPF(Low Pass Filter)を備えていてもよい。
A/D変換部43は、駆動信号Vcomに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する。
信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に含まれる、駆動信号Vcomをサンプリングした周波数以外の周波数成分(ノイズ成分)を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチパネル30に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部44は、指による検出信号の差分のみ取り出す処理を行う。この指による差分の信号は、上述した波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|である。信号処理部44は、1検出ブロック当たりの絶対値|ΔV|を平均化する演算を行い、絶対値|ΔV|の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部44は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部44は、検出した指による差分の信号を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部44は、検出した指による差分の信号を所定のしきい値電圧と比較し、しきい値電圧以上であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出部40はタッチ検出が可能となる。
座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。座標抽出部45は、タッチパネル座標を検出信号出力Voutとして出力する。以上のように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1は、相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、タッチ検出動作を行うことができる。
次に、図7から図10を参照して、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理について説明する。図7は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図8は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図9は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。図10は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
図7左図は、指が接触又は近接していない状態において、スイッチSW1により電源Vddとタッチ検出電極E2とが接続され、スイッチSW2によりタッチ検出電極E2がコンデンサCcrに接続されていない状態を示している。この状態では、タッチ検出電極E2が有する容量Cx1が充電される。図7右図は、スイッチSW1により、電源Vddとタッチ検出電極E2との接続がオフされ、スイッチSW2により、タッチ検出電極E2とコンデンサCcrとが接続された状態を示している。この状態では、容量Cx1の電荷はコンデンサCcrを介して放電される。
図8左図は、指が接触又は近接した状態において、スイッチSW1により電源Vddとタッチ検出電極E2とが接続され、スイッチSW2によりタッチ検出電極E2がコンデンサCcrに接続されていない状態を示している。この状態では、タッチ検出電極E2が有する容量Cx1に加え、タッチ検出電極E2に近接している指により生じる容量Cx2も充電される。図8右図は、スイッチSW1により、電源Vddとタッチ検出電極E2がオフされ、スイッチSW2によりタッチ検出電極E2とコンデンサCcrとが接続された状態を示している。この状態では、容量Cx1の電荷と容量Cx2の電荷とがコンデンサCcrを介して放電される。
ここで、図7右図に示す放電時(指が接触または近接していない状態)における容量Ccrの電圧変化特性に対して、図8右図に示す放電時(指が接触又は近接した状態)における容量Ccrの電圧変化特性は、容量Cx2が存在するために、明らかに異なる。したがって、自己静電容量方式では、コンデンサCcrの電圧変化特性が、容量Cx2の有無により、異なることを利用して、指などの操作入力の有無を判定している。
具体的には、タッチ検出電極E2に所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波Sg(図10参照)が印加される。図9に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流の変動を電圧の変動(波形V、V)に変換する。
上述のように、タッチ検出電極E2はスイッチSW1及びスイッチSW2で切り離すことが可能な構成となっている。図10において、時刻T01のタイミングで交流矩形波Sgは電圧Vに相当する電圧レベルを上昇させる。このときスイッチSW1はオンしておりスイッチSW2はオフしている。このためタッチ検出電極E2の電圧も電圧Vに上昇する。次に時刻T11のタイミングの前にスイッチSW1をオフとする。このときタッチ検出電極E2はフローティング状態であるが、タッチ検出電極E2の容量Cx1(図7参照)、あるいはタッチ検出電極E2の容量Cx1に指等の接触又は近接による容量Cx2を加えた容量(Cx1+Cx2、図8参照)によって、タッチ検出電極E2の電位はVが維持される。さらに、時刻T11のタイミングの前にスイッチSW3をオンさせ所定の時間経過後にオフさせ電圧検出器DETをリセットさせる。このリセット動作により出力電圧はVrefと略等しい電圧となる。
続いて、時刻T11のタイミングでスイッチSW2をオンさせると、電圧検出器DETの反転入力部がタッチ検出電極E2の電圧Vとなり、その後、タッチ検出電極E2の容量Cx1(またはCx1+Cx2)と電圧検出器DET内の容量C5の時定数に従って電圧検出器DETの反転入力部は基準電圧Vrefまで低下する。このとき、タッチ検出電極E2の容量Cx1(またはCx1+Cx2)に蓄積されていた電荷が電圧検出器DET内の容量C5に移動するため、電圧検出器DETの出力が上昇する(Vdet2)。電圧検出器DETの出力(Vdet2)は、タッチ検出電極E2に指等が近接していないときは、実線で示す波形Vとなり、Vdet2=Cx1×V/C5となる。指等の影響による容量が付加されたときは、点線で示す波形Vとなり、Vdet2=(Cx1+Cx2)×V/C5となる。
その後、タッチ検出電極E2の容量Cx1(またはCx1+Cx2)の電荷が容量C5に十分移動した後の時刻T31のタイミングでスイッチSW2をオフさせ、スイッチSW1及びスイッチSW3をオンさせることにより、タッチ検出電極E2の電位を交流矩形波Sgと同電位のローレベルにするとともに電圧検出器DETをリセットさせる。なお、このとき、スイッチSW1をオンさせるタイミングは、スイッチSW2をオフさせた後、時刻T02以前であればいずれのタイミングでもよい。また、電圧検出器DETをリセットさせるタイミングは、スイッチSW2をオフさせた後、時刻T12以前であればいずれのタイミングとしてもよい。以上の動作を所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)で繰り返す。波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|に基づいて、外部近接物体の有無(タッチの有無)を測定することができる。なお、タッチ検出電極E2の電位は、図10に示すように、指等が近接していないときはVの波形となり、指等の影響による容量Cx2が付加されるときはVの波形となる。検出方法として、例えば、波形Vと波形Vとが、それぞれ所定の電圧VTHまで下がる時間を測定することにより外部近接物体の有無(タッチの有無)を測定することも可能である。
次に、タッチ検出機能付き表示装置1の構成例を詳細に説明する。図11は、タッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図12は、タッチ検出機能付き表示装置を構成するTFT基板を模式的に示す平面図である。図13は、タッチ検出機能付き表示装置を構成するガラス基板を模式的に示す平面図である。
図11に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、画素基板2と、この画素基板2の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板3と、画素基板2と対向基板3との間に挿設された液晶層6とを備える。
図11に示すように、画素基板2は、回路基板としてのTFT(Thin Film Transistor)基板21と、このTFT基板21の上方にマトリクス状に配設された複数の画素電極22と、TFT基板21と画素電極22との間に設けられた複数の駆動電極COMLと、画素電極22と駆動電極COMLとを絶縁する絶縁層24と、を含む。TFT基板21の下側には、接着層(図示しない)を介して偏光板35Bが設けられていてもよい。
図12に示すように、TFT基板21は、画像を表示させるための表示領域10aと、表示領域10aの周囲に設けられた額縁領域10bとを有する。表示領域10aは、一対の長辺と短辺とを有する矩形状である。額縁領域10bは、表示領域10aの4辺を囲む枠状となっている。
複数の駆動電極COMLは、TFT基板21の表示領域10aに設けられており、表示領域10aの長辺に沿った方向及び短辺に沿った方向に、行列状に複数配列されている。それぞれの駆動電極COMLは矩形状、又は正方形状である。駆動電極COMLは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電性材料が用いられる。1つの駆動電極COMLに対応する位置に、複数の画素電極22が行列状に配置される。画素電極22は、駆動電極COMLよりも小さい面積を有している。なお、図12では一部の駆動電極COML及び画素電極22について示しているが、駆動電極COML及び画素電極22は表示領域10aの全域に亘って配置される。本実施形態では、行方向に複数配列された駆動電極COMLを同時に駆動して、1つの駆動電極ブロックCOMLAとしてもよい。
TFT基板21の額縁領域10bの短辺側に、駆動電極ドライバ14及び表示制御用IC19が配置されている。また、額縁領域10bの短辺側には、図示しないフレキシブル基板が接続されて、表示制御用IC19や駆動電極ドライバ14と接続される。配線37は、駆動電極COMLのそれぞれに接続され、額縁領域10bの短辺側に引き出される。駆動電極ドライバ14は、表示領域10aに設けられた配線37を介してそれぞれの駆動電極COMLと接続される。このため額縁領域10bの長辺側に駆動電極ドライバ14を設ける必要がなく、額縁領域10bの長辺側の幅を小さくすることができる。
また、表示制御用IC19は、TFT基板21にCOG(Chip On Glass)実装されたチップであり、上述した制御部11を内蔵したものである。表示制御用IC19は、外部のホストIC(図示しない)から供給された映像信号Vdisp(図1参照)に基づいて、後述する表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGL等に制御信号を出力する。
図11に示すように、対向基板3は、ガラス基板31と、このガラス基板31の一方の面に形成されたカラーフィルタ32とを含む。ガラス基板31の他方の面には、タッチパネル30の検出電極であるタッチ検出電極TDLが設けられている。さらに、タッチ検出電極TDLの上方には、接着層(図示しない)を介して偏光板35Aが設けられている。また、ガラス基板31には図示しないフレキシブル基板が接続されている。フレキシブル基板は額縁配線を介してタッチ検出電極TDLと接続される。
図13に示すように、ガラス基板31の表示領域10aに複数のタッチ検出電極TDLが設けられている。タッチ検出電極TDLは、表示領域10aの長辺に沿った方向に延在し、表示領域10aの短辺に沿った方向に複数配列されている。タッチ検出電極TDLは、それぞれ、2本の検出電極TDLa、TDLbと、検出電極TDLaと検出電極TDLbとを接続する接続部TDLc、TDLcとを有する。2本の検出電極TDLa、TDLbは、表示領域10aの長辺に沿った方向に延在し、互いに平行に設けられる。検出電極TDLa、TDLbの両端にTDLcがそれぞれ設けられる。
図11に示すように、TFT基板21とガラス基板31とは、所定の間隔を設けて対向して配置される。TFT基板21とガラス基板31との間の空間に液晶層6が設けられる。液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図11に示す液晶層6と画素基板2との間、及び液晶層6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
次に表示パネル20の表示動作について説明する。図14は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。図11に示すTFT基板21には、図14に示す各副画素SPixの表示用スイッチング素子TrD、各画素電極22に画素信号Vpixを供給する表示用データ線SGL、各表示用スイッチング素子TrDを駆動する駆動信号を供給する表示用ゲート線GCL等の配線が形成されている。表示用データ線SGL及び表示用ゲート線GCLは、TFT基板21の表面と平行な平面に延在する。
図14に示す表示パネル20は、マトリックス状に配列された複数の副画素SPixを有している。副画素SPixは、それぞれ表示用スイッチング素子TrD及び液晶素子LCを備えている。表示用スイッチング素子TrDは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。表示用スイッチング素子TrDのソースは表示用データ線SGLに接続され、ゲートは表示用ゲート線GCLに接続され、ドレインは液晶素子LCの一端に接続されている。液晶層6を含む液晶素子LCは、当該等価回路では一端が表示用スイッチング素子TrDのドレインに接続され、他端が駆動電極ブロックCOMLAに含まれる各駆動電極COMLに接続されている。また、画素電極22と共通電極(駆動電極COML)との間に絶縁層24が設けられ、これらによって図14に示す保持容量Csが形成される。
副画素SPixは、表示用ゲート線GCLにより、表示パネル20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。表示用ゲート線GCLは、ゲートドライバ12(図1参照)と接続され、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、副画素SPixは、表示用データ線SGLにより、表示パネル20の同じ列に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。表示用データ線SGLは、ソースドライバ13(図1参照)と接続され、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。駆動電極ブロックCOMLAに含まれる各駆動電極COMLは、駆動電極ドライバ14(図1参照)と接続され、駆動電極ドライバ14より駆動信号Vcomが供給される。
図1に示すゲートドライバ12は、表示用ゲート線GCLを順次走査するように駆動する。ゲートドライバ12は、表示用ゲート線GCLを介して、走査信号Vscan(図1参照)を副画素SPixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、1水平ラインに属する副画素SPixに対して、ソースドライバ13は、図13に示す表示用データ線SGLを介して、画素信号Vpixを、選択された1水平ラインを構成する副画素SPixに供給する。そして、これらの副画素SPixでは、供給される画素信号Vpixに応じて1水平ラインずつ表示が行われるようになっている。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ14は、駆動電極COMLに対して駆動信号Vcom(表示駆動信号Vcomdc)を印加する。これにより、各駆動電極COMLは、表示時には画素電極22に対する共通電極として機能するものとなる。
図11に示すカラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域が周期的に配列されていてもよい。上述した図14に示す各副画素SPixに、R、G、Bの3色の色領域32R、32G、32Bが1組として対応付けられ、3色の色領域32R、32G、32Bに対応する副画素SPixを1組として画素Pixが構成される。図11に示すように、カラーフィルタ32は、TFT基板21と垂直な方向において、液晶層6と対向する。なお、カラーフィルタ32は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ32は、3色の組み合わせに限定されず、4色以上の組み合わせであってもよい。
図14に示すように、本実施形態では、複数の駆動電極COMLを含む駆動電極ブロックCOMLAが表示用ゲート線GCLの延在方向と平行な方向に延在し、表示用データ線SGLの延在方向と交差する方向に延びている。なお、駆動電極ブロックCOMLAはこれに限定されず、例えば表示用データ線SGLと平行な方向に延びていてもよい。
図11及び図12に示す駆動電極COMLは、表示パネル20の複数の画素電極22に対し共通の電位(基準電位)を与える共通電極として機能するとともに、タッチパネル30の相互静電容量方式によるタッチ検出を行う際の駆動電極としても機能する。また、駆動電極COMLは、タッチパネル30の自己静電容量方式によるタッチ検出を行う際の検出電極として機能してもよい。図15は、第1の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。タッチパネル30は、画素基板2に設けられた駆動電極COMLと、対向基板3に設けられたタッチ検出電極TDLにより構成されている。
複数の駆動電極COMLを含む駆動電極ブロックCOMLAは、図15の左右方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンとして機能する。タッチ検出電極TDLは、駆動電極ブロックCOMLAの延在方向と交差する方向に延びる複数の電極パターンを含む。そして、タッチ検出電極TDLは、TFT基板21(図7参照)の表面に対する垂直な方向において、駆動電極ブロックCOMLAと対向している。タッチ検出電極TDLの各電極パターンは、タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42の入力にそれぞれ接続される(図1参照)。駆動電極ブロックCOMLAの各駆動電極COMLとタッチ検出電極TDLの各電極パターンとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。
タッチ検出電極TDL及び駆動電極COML(駆動電極ブロックCOMLA)は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、タッチ検出電極TDLは櫛歯形状等であってもよい。あるいはタッチ検出電極TDLは、複数に分割されていればよく、駆動電極COMLを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。
この構成により、タッチパネル30では、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14が駆動電極ブロックCOMLAごとに時分割的に順次走査するように駆動することにより、駆動電極ブロックCOMLAの駆動電極COMLが順次選択される。そして、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdet1が出力されることにより、駆動電極ブロックCOMLAのタッチ検出が行われるようになっている。つまり、駆動電極ブロックCOMLAは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、タッチ検出電極TDLは、タッチ検出電極E2に対応する。タッチパネル30はこの基本原理に従ってタッチ入力を検出するようになっている。図15に示すように、タッチパネル30において、互いに交差したタッチ検出電極TDL及び駆動電極ブロックCOMLAは、静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチパネル30のタッチ検出面全体に亘って走査することにより、外部からの導体の接触又は近接が生じた位置の検出が可能となっている。
タッチ検出機能付き表示装置1の動作方法の一例として、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出動作(タッチ検出期間)と表示動作(表示動作期間)とを時分割に行う。タッチ検出動作と表示動作とはどのように分けて行ってもよいが、以下、表示パネル20の1フレーム期間(1F期間)、すなわち、一画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、タッチ検出動作と表示動作とをそれぞれ複数回に分割して行う方法について説明する。
図16は、1フレーム期間における表示動作期間とタッチ検出期間の配置の一例を表す模式図である。1フレーム期間(1F)は、2つの表示動作期間Pd1、Pd2及び2つのタッチ検出期間Pt1、Pt2からなっており、これらの各期間は、時間軸上において、表示動作期間Pd1、タッチ検出期間Pt1、表示動作期間Pd2、タッチ検出期間Pt2のように交互に配置されている。
制御部11(図1参照)は、ゲートドライバ12とソースドライバ13とを介して、各表示動作期間Pd1、Pd2に選択される複数行の画素Pix(図14参照)に画素信号Vpixを供給する。
また、制御部11(図1参照)は、駆動電極ドライバ14を介して、各タッチ検出期間Pt1、Pt2に選択される駆動電極COML(駆動電極ブロックCOMLA)(図15参照)に、タッチ検出用の駆動信号Vcom(タッチ駆動信号Vcomac)を供給する。タッチ検出部40は、タッチ検出電極TDLから供給されるタッチ検出信号Vdet1に基づいて、タッチ入力の有無および入力位置の座標の演算を行う。
なお、本実施形態において、駆動電極COMLは表示パネル20の共通電極を兼用するので、制御部11は、表示動作期間Pd1、Pd2においては、駆動電極ドライバ14を介して選択される駆動電極COMLに、表示用の共通電極電位である表示駆動信号Vcomdcを供給する。
タッチ検出動作にタッチ検出電極TDLを用いず、駆動電極COMLの自己静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う場合、駆動電極ドライバ14は、各駆動電極COMLにタッチ駆動信号Vcomacを供給し、タッチ検出部40は、各駆動電極COMLから供給されるタッチ検出信号Vdet2に基づいて、タッチ入力の有無および入力位置の座標の演算を行う。
図16では、1フレーム期間(1F)において1画面分の映像表示を2回に分けて行うことになっているが、1フレーム期間(1F)内の表示動作期間はさらに多くの回数に分けられていてもよい。タッチ検出期間についても、1フレーム期間(1F)中にさらに多くの回数が設けられていてもよい。
タッチ検出期間Pt1、Pt2は、それぞれ一画面の半分ずつのタッチ検出を行ってもよく、それぞれが一画面分のタッチ検出を行ってもよい。また、必要に応じて間引き検出等を行ってもよい。また、1フレーム期間(1F)中の表示動作とタッチ検出動作とを複数回に分けずに一回ずつ行ってもよい。
タッチ検出期間Pt1、Pt2において、表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGL(図10参照)は、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態としてもよい。また、後述するように、表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGLは、タッチ駆動信号Vcomacと同期した同一の波形の信号が供給されてもよい。
次に、本実施形態に係る表示パネル20の詳細な構成について説明する。図17は、第1の実施形態に係る表示パネルの画素電極及び表示用スイッチング素子の構成を説明するための平面図である。
図17に示すように、1つの駆動電極COMLと重畳する位置に、複数の画素電極22が行列状に配置されている。複数の画素電極22に対応する位置にそれぞれ表示用スイッチング素子TrDが設けられている。表示用ゲート線GCLが行方向に延在し、列方向に複数本配列されている。表示用データ線SGLは、表示用ゲート線GCLの延在方向と交差する列方向に延在し、行方向に複数配列されている。表示用ゲート線GCLと表示用データ線SGLとの交差部に表示用スイッチング素子TrDが配置される。表示用ゲート線GCLと表示用データ線SGLとで囲まれた領域が副画素SPixである。副画素SPixは、画素電極22と駆動電極COMLとが重なる領域を含んで設けられる。
本実施形態では、表示用データ線SGLと重畳する位置に導電性配線51が設けられている。導電性配線51は、表示用データ線SGLの延在方向と同じ列方向に延在し、行方向に複数配列されている。導電性配線51は、駆動電極COMLに重畳し、且つ、画素電極22に重畳しない位置に形成される。導電性配線51は、表示用ゲート線GCLと重なる位置に突出するタブ部51aを有している。タブ部51aと重畳する位置で、コンタクトホールH4を介して表示用ゲート線GCLと導電性配線51とが電気的に接続される。ここで、m行目の表示用ゲート線を表示用ゲート線GCL(m)とし、n列目の表示用データ線を表示用データ線SGL(n)とし、n列目の導電性配線を導電性配線51(n)と表す。導電性配線51(n)は表示用ゲート線GCL(m)と接続され、導電性配線51(n+1)は表示用ゲート線GCL(m+1)と接続され、導電性配線51(n+2)は表示用ゲート線GCL(m+2)と接続される。このように、導電性配線51はそれぞれ、異なる表示用ゲート線GCLと接続される。
導電性配線51は、額縁領域10bに設けられたゲートドライバ12と接続される。ゲートドライバ12は、導電性配線51を順次走査し、選択された導電性配線51に走査信号Vscanを供給する。走査信号Vscanは、導電性配線51を介して表示用ゲート線GCLに伝達され、表示用ゲート線GCLに接続された複数の表示用スイッチング素子TrDに供給される。表示用スイッチング素子TrDは、走査信号Vscanによりオンとオフとが切り換えられる。
本実施形態において、導電性配線51は表示用ゲート線GCLと接続されて、表示用ゲート線GCLと交差する方向に延在し額縁領域10bの短辺側に引き出される。このため、ゲートドライバ12を額縁領域10bの短辺側に配置することができる。本実施形態では、額縁領域10bの一対の短辺側部分のうち、表示制御用IC19と同じ側となる位置にゲートドライバ12を設ける構成を採用しているが、当該表示制御用IC19を設置する側と反対側となる短辺側部分にゲートドライバ12を設ける構成を採用することも可能である。これにより、額縁領域10bの長辺側の幅をより一層狭く形成することが可能である。
導電性配線51は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料で形成される。また、導電性配線51は、これらの金属材料を1以上用いて、複数積層した積層体としてもよい。
次に図18、図19を参照して、導電性配線51と表示用スイッチング素子TrDとの接続構造について説明する。図18は、副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。図19は、図18のXIX−XIX’線に沿う断面図である。
図18に示すように、画素電極22は、表示用データ線SGLの延在方向に長手方向を有する。画素電極22は、複数の帯状電極22aと、連結部22bとを有する。帯状電極22aは、表示用データ線SGLの延在方向に延び、表示用ゲート線GCLの延在方向に複数配列されている。連結部22bは帯状電極22aの端部同士を連結する。画素電極22は、コンタクトホールH1を介して表示用スイッチング素子TrDのドレイン電極63と接続されている。
図18及び図19に示すように、表示用スイッチング素子TrDは、半導体層61、ソース電極62、ドレイン電極63及びゲート電極64を含む。また、半導体層61の下側に遮光層54が設けられている。
図19に示すように、TFT基板21上には、遮光層54を覆って絶縁層58aが設けられている。絶縁層58a上には半導体層61が設けられている。半導体層61上に絶縁層58bが設けられ、絶縁層58bの上に表示用ゲート線GCLが設けられている。表示用ゲート線GCLの上に絶縁層58cが設けられ、絶縁層58c上にドレイン電極63及び表示用データ線SGLが設けられる。ドレイン電極63及び表示用データ線SGLの上に絶縁層58dが設けられ、絶縁層58dの上に導電性配線51が設けられる。導電性配線51の上に絶縁層58eが設けられ、絶縁層58eの上に駆動電極COMLが設けられる。上述のように駆動電極COMLの上に絶縁層24が設けられ、絶縁層24の上に画素電極22が設けられる。
半導体層61は、コンタクトホールH2を介してドレイン電極63に接続される。半導体層61は、平面視で表示用ゲート線GCLと複数回交差するように屈曲している。表示用ゲート線GCLにおいて半導体層61と重畳する部分がゲート電極64として機能する。半導体層61は、表示用データ線SGLと重畳する位置まで延びて、コンタクトホールH3を介して表示用データ線SGLと電気的に接続される。ここで、表示用データ線SGLにおいて、半導体層61と重畳する部分がソース電極62として機能する。
半導体層61の材料としては、ポリシリコンや酸化物半導体などの公知の材料を用いることができる。例えばTAOS(Transparent Amorphous Oxide Semiconductor、透明アモルファス酸化物半導体)を用いることで、映像表示用の電圧を長時間保持する能力(保持率)が良く、表示品位を向上させることができる。
半導体層61において、ゲート電極64と重畳する部分にチャネル部が設けられている。遮光層54は、チャネル部と重なる位置に設けられ、チャネル部よりも大きい面積を有していることが好ましい。遮光層54を設けているので、例えばバックライトから半導体層61に入射する光が遮光される。
図18に示すように、導電性配線51は、表示用データ線SGLと重畳して配置される。タブ部51aは、表示用データ線SGLと表示用ゲート線GCLとの交差部に設けられ、導電性配線51の延在方向と交差する方向に突出している。タブ部51aは、表示用ゲート線GCLと重畳し表示用データ線SGLと重畳しない位置に設けられる。タブ部51は、コンタクトホールH4を介して表示用ゲート線GCLと電気的に接続される。このようにして、導電性配線51と表示用スイッチング素子TrDとが電気的に接続される。
以上のように、導電性配線51は、駆動電極COMLと絶縁層58eを介して異なる層に設けられており、表示用ゲート線GCLを介して表示用スイッチング素子TrDと接続される。導電性配線51は、表示用スイッチング素子TrDに走査信号Vscanを供給するゲート線として用いられるので、表示領域10a内に設けられる配線の自由度を向上させることができる。したがって、額縁領域10bに設けられる回路等の設計自由度が向上する。例えば、図17に示したようにゲートドライバ12を額縁領域10bの短辺側に配置することで、額縁領域10bの長辺側の狭額縁化が可能となる。
なお、本実施形態において、導電性配線51は表示用データ線SGLよりも大きい幅を有しているので、表示用データ線SGLが視認されることを抑制できる。なお、これに限られず、導電性配線51は表示用データ線SGLと同じ幅であってもよく、表示用データ線SGLよりも小さい幅であってもよい。導電性配線51は、全ての表示用データ線SGLに重畳して設けられる構成に限定されず、一部の表示用データ線SGLに重畳して設けられていない構成であってもよい。
また、図18に示す画素電極22は、帯状にパターニングされているが、これに限られず、平板状に形成されてもよい。この場合、駆動電極COMLは、例えば1本または複数本の帯状の電極を備える。画素電極22が駆動電極COMLよりも上層側(液晶層に近い側)に配置されているが、駆動電極COMLが画素電極22よりも上層側に配置されてもよい。また、駆動電極COMLと画素電極22は、同一の層上において互いに隣り合うように並べて配置されてもよい。例えば、駆動電極COMLと画素電極22とがそれぞれ1本の帯状の電極として形成され、駆動電極COMLと画素電極22とが平面視で重畳せずに互いに間隔をあけて設けられてもよい。
(第2の実施形態)
図20は、第2の実施形態に係る画素基板を示す平面図である。図20に示すように、TFT基板21の表示領域10aに駆動電極COMLが行列状に配置され、駆動電極COMLと重なって画素電極22が行列状に配置される。本実施形態において表示領域10aは、駆動制御の関係から第1表示領域10cと第2表示領域10dに2分される。第1表示領域10cは表示制御用IC19側の領域であり、第2表示領域10dは、第1表示領域10cと隣接し、第1表示領域10cよりも表示制御用IC19から離れた領域である。TFT基板21の額縁領域10bに第1ゲートドライバ12A及び第2ゲートドライバ12Bが設けられている。第1ゲートドライバ12Aと第2ゲートドライバ12Bとは、額縁領域10bの長辺に配置されている。第1ゲートドライバ12Aは第1表示領域10cを挟んで2つ設けられ、第2ゲートドライバ12Bは第2表示領域10dを挟んで2つ設けられている。
第1ゲートドライバ12Aは、第1表示領域10cの副画素SPix(図14参照)のうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。第2ゲートドライバ12Bは、第2表示領域10dの副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。第1ゲートドライバ12Aと第2ゲートドライバ12Bとは、同時に走査駆動することができるので、表示領域10aの大画面化や、副画素SPixの高精細化を図ることができる。
図21は、第2の実施形態に係る画素電極及び表示用スイッチング素子の構成を説明するための平面図である。図22は、第2の実施形態に係る第1表示領域における副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。図23は、図22のXXIII−XXIII’線に沿う断面図である。図24は、第2の実施形態に係る第2表示領域における副画素の構成を説明するためのTFT基板の平面図である。図25は、図24のXXV−XXV’線に沿う断面図である。
図21に示すように、第1ゲートドライバ12Aは、第1表示用ゲート線GCL1を介して表示用スイッチング素子TrDと接続される。第2ゲートドライバ12Bは、第2表示用ゲート線GCL2を介して表示用スイッチング素子TrDと接続される。第1表示領域10cにおいて、第1表示用ゲート線GCL1の延在方向と交差する方向に第1表示用データ線SGL1が延在し、表示用スイッチング素子TrDと第1表示用データ線SGL1とが接続される。また、第1表示用データ線SGL1と重なる位置に導電性配線51が設けられている。導電性配線51は、第1表示領域10c及び第2表示領域10dに亘って延在する。第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDは、第2表示用データ線SGL2を介して導電性配線51と接続される。
図22及び図23に示すように、本実施形態の表示用スイッチング素子TrD及び画素電極22の構成は第1の実施形態と同様である。第1表示領域10cの表示用スイッチング素子TrDは、半導体層61が第1表示用ゲート線GCL1と平面視で交差するように配置される。また、図23に示すように、半導体層61はコンタクトホールH3を介して第1表示用データ線SGL1と接続される。導電性配線51は、第1表示用データ線SGL1と重畳して配置されており、第1表示用ゲート線GCL1及び第1表示用データ線SGL1とは接続されていない。つまり、導電性配線51は、第1表示領域10cの表示用スイッチング素子TrDと接続されていない。
図24及び図25に示すように、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDは、半導体層61が第2表示用ゲート線GCL2と平面視で交差するように配置される。半導体層61はコンタクトホールH3を介して第2表示用データ線SGL2と接続される。第2表示用データ線SGL2は、コンタクトホールH5を介して導電性配線51と電気的に接続される。このように、導電性配線51は、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDに接続される。第2表示用データ線SGL2は、図23に示す第1表示用データ線SGL1と同じ層において第1表示用データ線SGL1と離隔して設けられる。図21に示すように、第2表示用データ線SGL2は、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDのそれぞれに設けられており、列方向に複数配列される表示用スイッチング素子TrDは、第2表示用データ線SGL2を介して1本の導電性配線51と接続される。
図26は、表示制御用ICと各配線との接続構造を説明するための平面図である。図26に示すように、第1表示用データ線SGL1は、第1表示領域10cの表示用スイッチング素子TrDに接続され、表示制御用IC19が設けられた額縁領域10bまで引き出される。第1表示用データ線SGL1は、接続配線37aを介して表示制御用IC19と接続される。また、導電性配線51は、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDに接続され、第1表示領域10cの第1表示用データ線SGL1と重畳して延在し、表示制御用IC19が設けられた額縁領域10bまで引き出される。導電性配線51は、額縁領域10bにおいて、コンタクトホールH6を介して接続配線37bと接続される。導電性配線51は、接続配線37bを介して表示制御用IC19に接続される。このようにして、第1表示領域10cの表示用スイッチング素子TrDと、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDとが、1つの表示制御用IC19に接続される。
以上のように、本実施形態の導電性配線51は、第2表示領域10dの表示用スイッチング素子TrDに画素信号Vpixを供給するための表示用データ線として用いられる。このため、表示制御用IC19が、第1表示用データ線SGL1と、導電性配線51とを同時に走査しつつ、選択された第1表示用データ線SGL1及び導電性配線51にそれぞれ画素信号Vpixを供給することで、第1表示領域10c及び第2表示領域10dの表示動作を同時に行うことができる。導電性配線51を表示用データ線として用いることで、表示領域10a内の配線の自由度が向上するため、表示領域10aの大画面化や、副画素SPixの高精細化を図る場合に適した表示駆動を実現できる。
また、導電性配線51は、第1表示用データ線SGL1及び第2表示用データ線SGL2と重畳しており、第1表示用データ線SGL1及び第2表示用データ線SGL2よりも長い。このため、第1表示用データ線SGL1及び第2表示用データ線SGL2の不可視化が可能である。
本実施形態では、表示領域10aが第1表示領域10cと第2表示領域10dとに分けられて、導電性配線51は、第2表示領域10d側の表示用スイッチング素子TrDに接続されているが、これに限られない。例えば、奇数列の表示用スイッチング素子TrDに表示用データ線SGLを接続し、偶数列の表示用スイッチング素子TrDに導電性配線51を接続してもよい。この場合、表示用データ線SGLと導電性配線51とを別の走査駆動部に接続して、1本の表示用データ線SGLと1本の導電性配線51とを含む2ラインずつ同時に表示動作を行ってもよい。
(第3の実施形態)
図27は、第3の実施形態に係る駆動電極及びタッチ用スイッチング素子の接続構造を説明するための平面図である。図27に示すように、本実施形態のタッチパネル30は、行方向に配列された駆動電極COMLを含む駆動電極ブロックCOMLAと重畳してタッチ用ゲート線GCLTが設けられている。タッチ用ゲート線GCLTは、列方向に複数配列された駆動電極ブロックCOMLAに対応して、それぞれ設けられている。タッチ用ゲート線GCLTの端部は、ゲートドライバ12(タッチ用ゲートドライバ12C)に接続される。
1つの駆動電極COMLに対応して2本の導電性配線52A、52Bが設けられている。導電性配線52A、52Bは、列方向に複数配列された駆動電極COMLに重畳して、互いに平行に、タッチ用ゲート線GCLTと交差する方向すなわち列方向に延在する。導電性配線52A、52Bの端部は駆動電極ドライバ14に接続される。
タッチ用ゲート線GCLTと導電性配線52Aとの交差する箇所に第1タッチ用スイッチング素子TrT1が設けられ、タッチ用ゲート線GCLTと導電性配線52Bとの交差する箇所に第2タッチ用スイッチング素子TrT2が設けられる。1つの駆動電極COMLに対応して、2つのTFT素子(第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2)が設けられ、1つの駆動電極COMLに対応する第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2に1本のタッチ用ゲート線GCLTが接続される。
第1タッチ用スイッチング素子TrT1と第2タッチ用スイッチング素子TrT2とは、互いに逆のスイッチング動作を行う。第1タッチ用スイッチング素子TrT1と第2タッチ用スイッチング素子TrT2とに同じ走査信号が供給され、例えば走査信号が高レベルのとき、第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオン(開)、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオフ(閉)となる。走査信号が低レベルのとき、第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオフ(閉)、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオン(開)となる。例えば、第1タッチ用スイッチング素子TrT1はn型TFT素子であり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2はp型TFT素子である。
図27に示すように、駆動電極ドライバ14は、駆動信号を生成する駆動信号生成部14Aと、配線LAC、LDCとを含む。駆動信号生成部14Aは、タッチ検出用のタッチ駆動信号Vcomacと、表示動作における共通電位となる表示駆動信号Vcomdcとを生成する。駆動信号生成部14Aは、タッチ駆動信号Vcomacを配線LACに出力し、表示駆動信号Vcomdcを配線LDCに出力する。
配線LACは導電性配線52Aと接続される。第1タッチ用スイッチング素子TrT1は、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。また、配線LDCは導電性配線52Bと接続される。第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、導電性配線52Bを介して表示駆動信号Vcomdcが供給される。
ゲートドライバ12は、シフトレジスタSRを含み、シフトレジスタSR<n>、SR<n+1>、SR<n+2>に、それぞれタッチ用ゲート線GCLT(n)、GCLT(n+1)、GCLT(n+2)が接続される。ゲートドライバ12によりタッチ用ゲート線GCLTが走査され、選択されたタッチ用ゲート線GCLTに走査駆動信号が供給される。選択されたタッチ用ゲート線GCLTに接続された第1タッチ用スイッチング素子TrT1はオンとなり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2はオフとなる。したがって、選択されたタッチ用ゲート線GCLTと重畳する駆動電極COML(駆動電極ブロックCOMLA)は、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。
選択されていないタッチ用ゲート線GCLTに接続された第1タッチ用スイッチング素子TrT1はオフとなり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2はオンとなる。したがって、選択されていないタッチ用ゲート線GCLTと重畳する駆動電極COML(駆動電極ブロックCOMLA)は、タッチ駆動信号Vcomacが供給されず、導電性配線52Bを介して表示駆動信号Vcomdcが供給される。
ゲートドライバ12がタッチ用ゲート線GCLTを順次選択して、駆動電極ドライバ14が、選択されたタッチ用ゲート線GCLTに接続された駆動電極COML(駆動電極ブロックCOMLA)にタッチ駆動信号Vcomacを供給することで、上述した相互静電容量方式のタッチ検出原理に基づいて、外部の導体の接触又は接近を検出することができる。
次に駆動電極COMLと導電性配線52A、52Bとの接続構造について説明する。図28は、第3の実施形態に係る駆動電極及び画素電極の構成を説明するための平面図である。図29は、図28のXXIX−XXIX’線に沿う断面図である。
図28に示すように、1つの駆動電極COMLに重畳して複数の画素電極22が設けられている。複数の画素電極22は表示用スイッチング素子TrDを介して表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGLと接続される。なお、図28では、1つの駆動電極COMLに対して5列の画素電極22が設けられているが、これに限られず、6列以上の画素電極22が設けられてもよく、4列以下の画素電極22が設けられていてもよい。本実施形態の表示用スイッチング素子TrDの構成は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様であるが、導電性配線52A、52Bと表示用ゲート線GCLとは接続されておらず、また、導電性配線52A、52Bと表示用データ線SGLとは接続されていない点で異なる。
図28に示すように、1本の表示用ゲート線GCLに沿って、タッチ用ゲート線GCLTが設けられている。タッチ用ゲート線GCLTは、行方向に延在し、列方向に隣り合う画素電極22同士の間おいて、画素電極22と重畳しない位置に設けられている。また、1本の表示用データ線SGLと重畳して導電性配線52Aが配置される。導電性配線52Aはタッチ用ゲート線GCLTと交差して列方向に延在する。また、導電性配線52Aとは異なる位置の表示用データ線SGLと重畳して導電性配線52Bが設けられる。導電性配線52Bはタッチ用ゲート線GCLTと交差して列方向に延在する。導電性配線52A及び導電性配線52Bは、駆動電極COMLに重畳し、且つ、画素電極22に重畳しない位置に形成される。
導電性配線52Aは、表示用データ線SGLと重畳しない位置に突出するタブ部52aが設けられている。導電性配線52Aはタブ部52aを介して第1タッチ用スイッチング素子TrT1と接続される。同様に、導電性配線52Bは、表示用データ線SGLと重畳しない位置に突出するタブ部52bが設けられている。導電性配線52Bはタブ部52bを介して第2タッチ用スイッチング素子TrT2と接続される。
図29に示すように、第1タッチ用スイッチング素子TrT1は、半導体層71、ソース電極72、ドレイン電極73及びゲート電極74を含む。第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、半導体層81、ソース電極82、ドレイン電極83及びゲート電極84を含む。
第1タッチ用スイッチング素子TrT1の半導体層71の一端は、コンタクトホールHT2を介してソース電極72と接続される。ソース電極72はコンタクトホールHT1を介して導電性配線52Aと接続される。半導体層71の他端は、コンタクトホールHT3を介してドレイン電極73と接続される。ドレイン電極73はコンタクトホールHT4を介して駆動電極COMLと接続される。半導体層71と重畳する部分のタッチ用ゲート線GCLTがゲート電極74として機能する。このように、導電性配線52Aは、第1タッチ用スイッチング素子TrT1を介して駆動電極COMLと接続される。
第2タッチ用スイッチング素子TrT2の半導体層81の一端は、コンタクトホールHT6を介してソース電極82と接続される。ソース電極82はコンタクトホールHT5を介して導電性配線52Bと接続される。半導体層81の他端は、コンタクトホールHT7を介してドレイン電極83と接続される。ドレイン電極83はコンタクトホールHT8を介して駆動電極COMLと接続される。半導体層81と重畳する部分のタッチ用ゲート線GCLTがゲート電極84として機能する。このように、導電性配線52Bは、第2タッチ用スイッチング素子TrT2を介して駆動電極COMLと接続される。
半導体層71及び半導体層81は、表示用スイッチング素子TrDの半導体層61と同層に、絶縁層58aの上に設けられる。半導体層61、半導体層71及び半導体層81の上に絶縁層58bが設けられる。ゲート電極74及びゲート電極84(タッチ用ゲート線GCLT)は、表示用スイッチング素子TrDのゲート電極64(表示用ゲート線GCL)と同層に、絶縁層58bの上に設けられる。ゲート電極64、ゲート電極74及びゲート電極84の上に絶縁層58cが設けられる。ソース電極72、ドレイン電極73、ソース電極82及びドレイン電極83は、表示用スイッチング素子TrDのソース電極62及びドレイン電極63と同層に、絶縁層58cの上に設けられる。ソース電極62、ドレイン電極63、ソース電極72、ドレイン電極73、ソース電極82及びドレイン電極83の上に絶縁層58dが設けられる。
導電性配線52A及び導電性配線52Bは絶縁層58dの上に設けられ、導電性配線52A及び導電性配線52Bの上に絶縁層58eが設けられる。絶縁層58eの上に駆動電極COMLが設けられる。つまり、導電性配線52A及び導電性配線52Bは、絶縁層58eを介して駆動電極COMLと異なる層に設けられている。導電性配線52Aと導電性配線52Bとは同じ層に設けられているが、これに限られず異なる層に設けられていてもよい。また、第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、表示用スイッチング素子TrDと同じ層に設けられているが、これに限られず、表示用スイッチング素子TrDと異なる層に設けてもよい。第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、視認性の観点から、上述した青色の色領域32Bに対応する副画素SPixに設けられていることが好ましい。
次に本実施形態の駆動方法の一例を説明する。図30は、第3の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。図30に示すように、表示動作期間Pd1、Pd2、Pd3…とタッチ検出期間Pt1、Pt2、Pt3…とが時分割で交互に配置される。表示動作期間Pd1、Pd2、Pd3…では、走査信号Vscanがオフ(低レベル)であり、図27に示す各駆動電極COMLの第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオフ(閉)となり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオン(開)となる。これにより、各駆動電極COMLに導電性配線52Bを介して表示駆動信号Vcomdcが供給される。
タッチ検出期間Pt1では、n行目のタッチ用ゲート線GCLT(n)が選択され、走査信号Vscan(n)がオン(高レベル)になる。n行目の駆動電極ブロックCOMLA(n)の第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオン(開)となり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオフ(閉)となる。これにより駆動電極ブロックCOMLA(n)の各駆動電極COMLに、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。相互静電容量方式のタッチ検出原理に基づいて、タッチ検出電極TDL(図13参照)からタッチ検出信号Vdet1がタッチ検出部40(図1参照)に出力される。タッチ検出期間Pt1ではタッチ用ゲート線GCLT(n)以外のタッチ用ゲート線GCLTは、走査信号Vscanがオフ(低レベル)であり、各駆動電極COMLに導電性配線52Bを介して表示駆動信号Vcomdcが供給される。
タッチ検出期間Pt2では、n+1行目のタッチ用ゲート線GCLT(n+1)が選択され、走査信号Vscan(n+1)がオン(高レベル)になる。n+1行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+1)の第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオン(開)となり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオフ(閉)となる。これにより駆動電極ブロックCOMLA(n+1)の各駆動電極COMLに、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。
タッチ検出期間Pt3では、n+2行目のタッチ用ゲート線GCLT(n+2)が選択され、走査信号Vscan(n+2)がオン(高レベル)になる。n+2行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+2)の第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオン(開)となり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオフ(閉)となる。これにより駆動電極ブロックCOMLA(n+2)の各駆動電極COMLに、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。これを順次繰り返し、タッチ検出面全体のタッチ検出動作が実行される。
以上のように、本実施形態は、導電性配線52Aを介して、タッチ検出用の駆動信号であるタッチ駆動信号Vcomacが駆動電極COMLに供給される。また、導電性配線52Bを介して、画素電極22に対する共通電位となる表示駆動信号Vcomdcが駆動電極COMLに供給される。これにより、行列状に配置された駆動電極COMLを順次走査して、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて外部の導体の接触又は近接を検出することができる。
導電性配線52A及び導電性配線52Bは、それぞれ、表示用データ線SGLと重畳して設けられるため、表示用データ線SGLと同層に設けられた場合または表示用データ線SGLと異なる位置に設けられた場合と比較して、副画素SPixの開口面積が小さくなることを抑制できる。また、図27及び図28では、各列の駆動電極COMLに対して導電性配線52A及び導電性配線52Bの2本の配線を設ける構成を採用しているが、各列の画素電極22に沿って3本以上の導電性配線を設ける構成を採用してもよい。この場合、導電性配線52A及び導電性配線52B以外の導電性配線は、表示用データ線SGLと重畳し、かつ駆動電極COMLと電気的に接続されないダミー配線として設けられる。導電性配線を各列の画素電極22に沿って設けることにより、導電性配線の配列ピッチのばらつきが抑制されるので視認性を向上させることができる。
第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、同じ走査信号に対して、駆動電極COMLとの接続と遮断とが互いに逆相に切り替わる。このため、タッチ駆動信号Vcomacと表示駆動信号Vcomdcとを確実に供給することができる。また、タッチ駆動信号Vcomacの供給と表示駆動信号Vcomdcの供給とを切り替えるスイッチ部を額縁領域10bに設ける必要がないため、狭額縁化が可能である。
図31は、第3の実施形態に係るゲートドライバの一構成例を示す平面図である。図31に示すように、ゲートドライバ12は、タッチ用ゲートドライバ12Cと、表示用ゲートドライバ12Dとを含む。タッチ用ゲートドライバ12Cは、タッチ用ゲート線GCLTを走査して、選択されたタッチ用ゲート線GCLTに走査信号を供給する。表示用ゲートドライバ12Dは、表示用ゲート線GCLを走査して、選択された表示用ゲート線GCLに走査信号を供給する。このように、タッチ用ゲートドライバ12Cと表示用ゲートドライバ12Dとを設ける構成も採用可能である。
図32は、第3の実施形態に係るゲートドライバの他の構成例を示す平面図である。図32に示すように、一つのゲートドライバ12にタッチ用ゲート線GCLTと表示用ゲート線GCLとが接続されている。ゲートドライバ12のシフトレジスタSR<n>、SR<n+1>、SR<n+3>、SR<n+4>、SR<n+5>に表示用ゲート線GCLが接続され、シフトレジスタSR<n+2>にタッチ用ゲート線GCLTが接続されている。また、導電性配線52A及び導電性配線52Bに加えて、導電性配線52Cが表示用データ線SGLと重畳して設けられる。クロック信号生成部18で生成されたクロック信号CLKが導電性配線52Cを介してゲートドライバ12に供給される。
ゲートドライバ12は、クロック信号CLKに基づいて、タッチ用ゲート線GCLT及び表示用ゲート線GCLを順次走査する。ゲートドライバ12は、クロック信号CLKに基づいて選択されたタッチ用ゲート線GCLTまたは表示用ゲート線GCLに走査信号Vscanを供給する。なお、クロック信号生成部18は、制御部11(図1参照)に備えられており、表示制御用IC19に実装される。
このように、導電性配線52Cは表示領域10a内に設けられ、クロック信号CLKを供給するための配線として用いられるので、額縁領域10bに配置する配線の数を少なくして狭額縁化を図ることができる。
図33は、第3の実施形態の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の遮光部を示す平面図である。図34は、図33のXXXIV−XXXIV’線に沿う断面図である。
本変形例は表示用ゲート線GCLと表示用データ線SGL(図31参照)の上方に遮光部38が設けられている。図33に示すように、遮光部38は、行方向に延びる第1遮光部38aと、第1遮光部38aの延在方向と交差する方向に延びる第2遮光部38bとを有し、第1遮光部38aと第2遮光部38bとが格子状に設けられている。第1遮光部38aは表示用ゲート線GCLと重なっており、第2遮光部38bは表示用データ線SGLと重なっている。第1遮光部38aと第2遮光部38bとで囲まれた領域が開口領域39となる。
図34に示すように、遮光部38は、ガラス基板31のTFT基板21側の面に設けられている。遮光部38は、カラーフィルタ32と同じ層に設けられている。カラーフィルタ32は、画素電極22と重畳して図33に示す開口領域39に対応する位置に設けられる。遮光部38が設けられているので、表示用ゲート線GCL、表示用データ線SGL、表示用スイッチング素子TrD、第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2が視認されることを抑制できる。
図34に示すように、遮光部38及びカラーフィルタ32と、液晶層6との間に配向膜33が設けられている。TFT基板21側の画素電極22と液晶層6との間に配向膜34が設けられている。スペーサ26は、TFT基板21とガラス基板31との間に設けられて、TFT基板21とガラス基板31との間隔を保持している。図33に示すように、スペーサ26は、平面視で第1遮光部38aと第2遮光部38bとの交差部38Xの近傍に設けられる。
本変形例において、スペーサ26と重畳する部分の交差部38Xは、例えば、平面視で円形状となっており、スペーサ26と重畳しない第1遮光部38aと第2遮光部38bとの交差部よりも大きい面積を有している。そして、第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、それぞれ平面視でスペーサ26、26と重畳して設けられる。このため、第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2は、交差部38Xと重畳して配置されるので、外部から視認されることが抑制される。また、スペーサ26、26が設けられた領域を利用して、第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2が設けられるため、開口領域39の面積の減少を抑制することができる。
(第4の実施形態)
図35は、第4の実施形態に係る駆動電極及び駆動電極ドライバの構成例を示す平面図である。図36は、駆動電極と導電性配線との接続箇所を示す断面図である。
本実施形態は、駆動電極COMLに第1タッチ用スイッチング素子TrT1及び第2タッチ用スイッチング素子TrT2が設けられていない点で異なる。図35に示すように、n行目の駆動電極ブロックCOMLA(n)の各駆動電極COMLに、導電性配線53Aが接続されている。n+1行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+1)の各駆動電極COMLに、導電性配線53Bが接続されている。n+2行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+2)の各駆動電極COMLに、導電性配線53Cが接続されている。
図36に示すように、導電性配線53Aと駆動電極COMLとの間に絶縁層58eが設けられている。導電性配線53Aは、絶縁層58eに設けられたコンタクトホールH7を介して駆動電極COMLと電気的に接続される。図36に図示しない導電性配線53B、53Cについても、同様に駆動電極COMLと電気的に接続される。なお、表示用スイッチング素子TrDは、上述した構成と同じであるが、導電性配線53A、53B、53Cとは電気的に接続されていない。
導電性配線53A、53B、53Cは、それぞれ表示用データ線SGL(図31参照)と重なって延在して、駆動電極ドライバ14に接続される。駆動電極ドライバ14は、駆動信号生成部14Aと、駆動電極走査部14Bと、配線LAC、LDCと、スイッチSW1、xSW1とを含む。複数の導電性配線53Aは、1組のスイッチSW1、xSW1に接続され、複数の導電性配線53B及び複数の導電性配線53Cもそれぞれ異なるスイッチSW1、xSW1に接続される。
図35に示すように、スイッチSW1とスイッチxSW1とは、互いに逆相にオンとオフとが切り替えられる。スイッチSW1、xSW1は駆動電極走査部14Bにより順次選択されて、選択された1組のスイッチSW1、xSW1に走査信号が供給される。駆動電極走査部14BからスイッチSW1、xSW1に走査信号が供給されると、スイッチSW1はオフになり、スイッチxSW1はオンとなる。走査信号が供給されていない場合は、スイッチSW1はオンとなり、スイッチxSW1はオフとなる。
スイッチSW1はそれぞれ配線LDCに接続され、駆動信号生成部14Aから表示駆動信号Vcomdcが供給される。スイッチxSW1はそれぞれ配線LACに接続され、駆動信号生成部14Aからタッチ駆動信号Vcomacが供給される。導電性配線53Aに接続された1組のスイッチSW1、xSW1に走査信号が供給されると、スイッチxSW1がオンとなり、導電性配線53Aを介して駆動電極ブロックCOMLA(n)の駆動電極COMLにタッチ駆動信号Vcomacが供給される。駆動電極走査部14Bが順次スイッチSW1、xSW1を走査することで、導電性配線53B、53Cを介して駆動電極ブロックCOMLA(n+1)、COMLA(n+2)に順次、タッチ駆動信号Vcomacが供給される。これにより、上述した相互静電容量方式のタッチ検出原理に基づいてタッチ検出が行われる。
スイッチSW1、xSW1が駆動電極走査部14Bに選択されていない場合には、スイッチSW1がオンになり、導電性配線53A、53B、53Cを介して各駆動電極COMLに表示駆動信号Vcomdcが供給される。
このような構成により、行列状に配置された駆動電極COMLを順次走査して、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて外部の導体の接触又は近接を検出することができる。本実施形態では、各駆動電極COMLに1本ずつ導電性配線53A、53B、53Cが接続されているため、第3の実施形態に比べて表示領域10a内の配線の数を少なくすることができる。
(第5の実施形態)
図37は、第5の実施形態に係る駆動電極及び駆動回路の平面図である。本実施形態の駆動電極COML、タッチ用ゲート線GCLT、導電性配線52A、52B、第1タッチ用スイッチング素子TrT1、第2タッチ用スイッチング素子TrT2、ゲートドライバ12の構成は、図27に示した構成と同様である。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置は、駆動電極COMLの自己静電容量に基づいて外部の導体の接触又は近接を検出する。
図37に示すように、駆動信号生成部14Aは導電性配線52Aにタッチ駆動信号Vcomacを供給する。駆動電極COMLは、導電性配線52A及び第1タッチ用スイッチング素子TrT1を介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。これにより、上述した自己静電容量方式のタッチ検出原理に基づいて、駆動電極COMLの自己静電容量に応じた検出信号が導電性配線52Aを介してタッチ検出部40に出力され、タッチ検出信号Vdet2が出力される。
駆動信号生成部14Aは、配線LDCに表示駆動信号Vcomdcを供給し、また、配線LGCに信号Vsglを供給する。導電性配線52Bは、スイッチSW1を介して配線LDCに接続され、スイッチxSW1を介して配線LGCに接続される。スイッチSW1は配線LS1に接続され、スイッチxSW1は配線LS2に接続される。スイッチSW1とスイッチxSW1とは、それぞれ配線LS1、配線LS2から供給されるスイッチ信号に基づいてオンとオフとが切り替えられる。配線LS1及び配線LS2から供給されるスイッチ信号は互いに逆相であり、スイッチSW1とスイッチxSW1とが互いに逆にオン、オフ動作するように制御される。
第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオンの状態において、スイッチSW1がオンになると表示駆動信号Vcomdcが導電性配線52Bを介して駆動電極COMLに供給される。また、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオンの状態において、スイッチxSW1がオンになると、信号Vsglが導電性配線52Bを介して駆動電極COMLに供給される。信号Vsglは、タッチ駆動信号Vcomacと同期した同一の波形を有していることが好ましい。
このような構成により、表示動作の際には表示駆動信号Vcomdcが駆動電極COMLに供給される。また、タッチ検出の際には、検出対象として選択された駆動電極COMLにタッチ駆動信号Vcomacが供給され、選択されていない駆動電極COMLに対しては信号Vsglが供給される。信号Vsglが供給されることで、検出対象として選択された駆動電極COMLと、選択されていない駆動電極COMLとの間の寄生容量が低減されるため、検出誤差や検出感度の低下が抑制される。
図38は、第5の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。上述のように表示期間Pt1、Pt2…において、図37に示すタッチ用ゲート線GCLTに走査信号Vscanが供給されず、第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオフ、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオンの状態となる。そして、スイッチSW1がオン、スイッチxSW1がオフとなる。これにより、各表示期間Pt1、Pt2…において、駆動電極COMLに対して表示駆動信号Vcomが供給される。
タッチ検出期間Pt1では、ゲートドライバ12によりn行目のタッチ用ゲート線GCLT(n)が選択され、走査信号Vscan(n)が供給される。タッチ用ゲート線GCLT(n)に接続された第1タッチ用スイッチング素子TrT1がオンの状態となり、第2タッチ用スイッチング素子TrT2がオフの状態となる。n行目の駆動電極ブロックCOMLA(n)の駆動電極COMLには、それぞれ、導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。駆動電極ブロックCOMLA(n)の駆動電極COMLは、それぞれの自己静電容量に応じた検出信号を、導電性配線52Aを介してタッチ検出部40に出力する。
タッチ検出期間Pt1において、選択されていないタッチ用ゲート線GCLT(n+1)、GCLT(n+2)に接続された第1タッチ用スイッチング素子TrT1はオフ、第2タッチ用スイッチング素子TrT2はオンの状態となる。スイッチSW1、xSW1の動作は、表示期間Pt1の状態から反転し、スイッチSW1がオフ、スイッチxSW1がオンとなる。このため、検出対象として選択されていない駆動電極ブロックCOMLA(n+1)、COMLA(n+2)には、信号Vsglが供給される。
タッチ検出期間Pt2では、ゲートドライバ12によりn+1行目のタッチ用ゲート線GCLT(n+1)が選択され、n+1行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+1)の各駆動電極COMLに、それぞれ導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。また、検出対象として選択されていない駆動電極ブロックCOMLA(n)、COMLA(n+2)には、信号Vsglが供給される。
タッチ検出期間Pt3では、ゲートドライバ12によりn+2行目のタッチ用ゲート線GCLT(n+2)が選択され、n+2行目の駆動電極ブロックCOMLA(n+2)の各駆動電極COMLに、それぞれ導電性配線52Aを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。また、検出対象として選択されていない駆動電極ブロックCOMLA(n)、COMLA(n+1)には、信号Vsglが供給される。
このようにタッチ検出期間Pt1、Pt2…において、検出対象となる駆動電極ブロックCOMLAを順次選択することで、タッチ検出面の全体について、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行う。
本実施形態では、タッチ用スイッチング素子に接続された導電性配線52A、52Bを設けることにより、タッチ駆動信号Vcomac、表示駆動信号Vcomdc、及び信号Vsglを駆動電極COMLに供給することが可能である。また、それぞれの駆動電極COMLに1本ずつ配線を接続する場合と比較して、配線の本数を低減することができる。
自己静電容量方式のタッチ検出期間Pt1、Pt2…において、表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGL(図37では省略して示す)に信号Vsglを供給してもよい。また、表示用ゲート線GCL及び表示用データ線SGLは、固定された電位が供給されないフローティングとしてもよい。これにより、駆動電極COMLと表示用ゲート線GCL、及び駆動電極COMLと表示用データ線SGLとの間の寄生容量を低減できる。
図39は、第5の実施形態の変形例に係る駆動電極及び導電性配線の構成例を示す平面図である。図37の駆動電極ブロックCOMLAは、行方向に配列された1行分の駆動電極COMLで構成されているが、これに限られない。図39に示すように、ゲートドライバ12に接続されたタッチ用ゲート線GCLTは、1行の駆動電極COMLと重畳して延在し、駆動電極COMLを挟んでゲートドライバ12の反対側で屈曲して、次の1行分の駆動電極COMLと重畳して延在する。このように1本のタッチ用ゲート線GCLTに2行分の駆動電極COMLが接続されて、駆動電極ブロックCOMLAが2行分の駆動電極COMLを含んでもよい。
列方向に配列された複数の駆動電極COMLに対して、2本の導電性配線52A、52Aと2本の導電性配線52B、52Bが接続されている。導電性配線52Aは、一つの駆動電極ブロックCOMLAについて一つの駆動電極COMLに接続される。導電性配線52Bは、一つの駆動電極ブロックCOMLAについて一つの駆動電極COMLに接続される。つまり、駆動電極ブロックCOMLA内で列方向に隣り合う駆動電極COML、COMLは、それぞれ異なる導電性配線52A、52A及び導電性配線52B、52Bに接続される。
駆動電極COMLは、それぞれ導電性配線52Aを介して、駆動信号生成部14Aからタッチ駆動信号Vcomacが供給される。そして、駆動電極COMLは、導電性配線52Aを介してタッチ検出部40に出力信号を供給する。導電性配線52Bには、それぞれスイッチSW1を介して配線LDCが接続され、スイッチxSW1を介して配線LGCが接続される。これにより、導電性配線52Bに、表示駆動信号Vcomdc、信号Vsglが供給される。よって、図38に示す動作例と同様に、タッチ検出期間Pt1、Pt2…において、駆動電極ブロックCOMLA(n)、COMLA(n+1)、COMLA(n+2)を順次走査して、自己静電容量方式のタッチ検出を行うことができる。
本実施形態は、一つのタッチ検出期間において2行分の駆動電極COMLを含む検出電極ブロックCOMLAのタッチ検出が可能であるため、タッチ検出面全体の検出時間を短くすることができる。なお、本実施形態では、駆動電極COMLの形状が図37等で示す正方形状の駆動電極COMLを上下2分した矩形状を呈しているが、図37等で示される正方形状の駆動電極COMLを採用することも当然に可能である。
(第6の実施形態)
図40は、第6の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1Aは、相互静電容量方式によるタッチ検出と、自己静電容量方式によるタッチ検出とを切り替えて実行することができる。図40に示すように、タッチ検出部40は、相互静電容量方式によるタッチ検出信号Vdet1が供給されるタッチ検出信号増幅部42A、A/D変換部43A、信号処理部44A、座標抽出部45Aを含む。さらに、タッチ検出部40は、自己静電容量方式によるタッチ検出信号Vdet2が供給されるタッチ検出信号増幅部42B、A/D変換部43B、信号処理部44B、座標抽出部45Bを含む。相互静電容量方式によるタッチ検出と、自己静電容量方式によるタッチ検出との切り替えは、制御部11の制御信号に基づいて実行される。
図41は、第6の実施形態に係る駆動電極及び駆動回路の平面図である。図42は、第6の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。本実施形態の駆動電極COML、タッチ用ゲート線GCLT、導電性配線52A、52B、第1タッチ用スイッチング素子TrT1、第2タッチ用スイッチング素子TrT2及びゲートドライバ12の構成は、図27に示した構成と同様である。
図41に示すように、導電性配線52Aは、配線LACを介してタッチ駆動信号Vcomacが供給される。導電性配線52AにスイッチSW2が接続されており、スイッチSW2がオンの状態で、自己容量方式によるタッチ検出がなされ、タッチ検出信号Vdet2が出力される。導電性配線52Bは、スイッチSW1を介して配線LDCが接続され、スイッチxSW1を介して配線LGCが接続される。スイッチSW1がオン、スイッチxSW1がオフの状態で、表示駆動信号Vcomdcが導電性配線52Bに供給される。スイッチSW1がオフ、スイッチxSW1がオンの状態で、信号Vsglが導電性配線52Bに供給される。
図42左図は、自己静電容量方式によるタッチ検出のタイミング波形図であり、図42右図は相互静電容量方式のタッチ検出のタイミング波形図である。図42左図に示すように、自己静電容量方式によるタッチ検出動作は、図38と同様に行われる。選択された駆動電極ブロックCOMLAに順次、タッチ駆動信号Vcomacが供給される。自己静電容量方式のタッチ検出期間Pt1、Pt2…及び表示動作期間Pd1、Pd2…において、スイッチSW2はオンの状態となっており、導電性配線52Aを介してタッチ検出部40にタッチ検出信号Vdet2が出力される。
自己静電容量方式のタッチ検出期間Pt1、Pt2…と表示動作期間Pd1、Pd2…とで、スイッチSW1、xSW1のオン、オフが切り替えられる。表示動作期間Pd1、Pd2…においてスイッチSW1がオン、スイッチxSW1がオフとなり、駆動電極ブロックCOMLA(n)、COMLA(n+1)、COMLA(n+2)に表示駆動信号Vcomdcが供給される。また、タッチ検出期間Pt1、Pt2…において、スイッチSW1がオフ、スイッチxSW1がオンとなり、ゲートドライバ12により選択されていない駆動電極ブロックCOMLAに信号Vsglが供給される。
次に、制御部11(図40参照)が、自己静電容量方式によるタッチ検出から相互静電容量方式によるタッチ検出に切り替えた場合、図42右図に示す動作が実行される。図42右図に示すように、本実施形態の相互静電容量方式によるタッチ検出動作は、図30と同様に行われる。すなわち、相互静電容量方式のタッチ検出期間Ptm1、Ptm2…において、選択された駆動電極ブロックCOMLAに順次、タッチ駆動信号Vcomacが供給される。相互静電容量方式によるタッチ検出動作において、スイッチSW2はオフの状態となり、導電性配線52Aからタッチ検出信号Vdet2が出力されず、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdet1が出力される。
また、相互静電容量方式のタッチ検出期間Ptm1、Ptm2…及び表示動作期間Pd1、Pd2…で、スイッチSW1はオンの状態となりスイッチxSW1はオフの状態となる。これにより、導電性配線52Bに信号Vsglは供給されず、選択されていない駆動電極ブロックCOMLAに対して表示駆動信号Vcomdcが供給される。
以上のように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1Aは、駆動電極COMLに導電性配線52A、52Bを接続した構成で、自己静電容量方式によるタッチ検出と相互静電容量方式によるタッチ検出とを切り替えることができる。これにより、異なる入力操作方法や、外部の環境の状態に応じて、適切に検出方式を切り替えて検出精度を向上させることができる。
本実施形態では、自己静電容量方式によるタッチ検出と相互静電容量方式によるタッチ検出とで同じタッチ駆動信号Vcomacが導電性配線52Aに供給されているが、異なる振幅及び周波数を有するタッチ駆動信号を供給してもよい。また、相互静電容量方式のタッチ検出期間Ptm1、Ptm2…において、選択されていない駆動電極ブロックCOMLAに対して表示駆動信号Vcomdcが供給されているが、選択されていない駆動電極ブロックCOMLAに、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態としてもよい。この場合、タッチ検出期間Ptm1、Ptm2…に、表示駆動信号Vcomdcが配線LDCに供給されない構成とすることができ、または、配線LDCと導電性配線52Bとの間にスイッチを追加して、タッチ検出期間Ptm1、Ptm2…に配線LDCと導電性配線52Bとの接続を遮断する構成とすることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
例えば、駆動電極COML、タッチ検出電極TDL、画素電極22の形状は、一例であり、種々変更してもよい。導電性配線の本数、配置、形状等は適宜変更してもよい。また、各実施形態は適宜組み合わせることができる。例えば、図27に示すタッチ用ゲート線GCLTに、第1の実施形態と同様に導電性配線を接続して、導電性配線を介して走査信号を供給してもよい。
1、1A タッチ検出機能付き表示装置
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
10 タッチ検出機能付き表示部
10a 表示領域
10b 額縁領域
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
19 表示制御用IC
20 表示パネル
21 TFT基板
22 画素電極
24 絶縁層
26 スペーサ
30 タッチパネル
31 ガラス基板
37 配線
38 遮光部
40 タッチ検出部
42 タッチ検出信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 検出タイミング制御部
51、52A、52B、52C、53A、53B、53C 導電性配線
51a、52a、52b タブ部
54 遮光層
58a−58e 絶縁層
61、71、81 半導体層
62、72、82 ソース電極
63、73、83 ドレイン電極
64、74、84 ゲート電極
COML 駆動電極
COMLA 駆動電極ブロック
GCL 表示用ゲート線
GCLT タッチ用ゲート線
H1−H7、HT1−HT8 コンタクトホール
LAC、LDC、LGC、LS1、LS2 配線
Pd 表示動作期間
Pt、Ptm タッチ検出期間
Pix 画素
SPix 副画素
SGL 表示用データ線
TDL タッチ検出電極
TrD 表示用スイッチング素子
TrT1 第1タッチ用スイッチング素子
TrT2 第2タッチ用スイッチング素子
Vcom 駆動信号
Vdet1、Vdet2 タッチ検出信号
Vpix 画素信号
Vscan 走査信号

Claims (19)

  1. 画像を表示させるための表示領域に設けられた複数の第1電極と、
    前記第1電極と対向する第2電極と、
    前記表示領域に設けられて前記第1電極又は前記第2電極に接続される複数のスイッチング素子と、
    複数の前記スイッチング素子に接続され、複数の前記スイッチング素子を走査する走査信号を供給するためのゲート線と、複数の前記スイッチング素子に信号を供給するためのデータ線と、
    前記第2電極と絶縁層を介して対向し、前記スイッチング素子に接続される導電性配線と、を有する表示装置。
  2. 前記導電性配線は、前記データ線と重畳し、前記データ線の延在方向と同じ方向に延在する請求項1に記載の表示装置。
  3. 複数の前記スイッチング素子は、それぞれ複数の前記第1電極に対応する位置に配置され、画素信号を前記第1電極に供給する請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記導電性配線は、前記ゲート線を介して前記スイッチング素子に接続される請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記表示領域の周囲に額縁領域が設けられており、
    前記額縁領域には、複数の前記ゲート線に前記走査信号を供給するゲートドライバが設けられており、
    前記ゲート線は、前記表示領域にて複数の前記第1電極の配列方向となる第1方向に沿って延在し、
    前記導電性配線は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って延在して前記ゲート線と前記ゲートドライバとを接続する請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記導電性配線は、前記データ線を介して前記スイッチング素子に接続される請求項3に記載の表示装置。
  7. 前記表示領域は、第1表示領域と、前記第1表示領域と隣り合う第2表示領域とを含み、
    前記第1表示領域の前記スイッチング素子に接続された第1データ線は、前記第1表示領域から前記表示領域の外側の額縁領域まで延在し、
    前記第2表示領域の前記スイッチング素子に接続された第2データ線は、前記第2表示領域において前記導電性配線に接続される請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記導電性配線は、前記第1データ線と重畳し、前記第1データ線の延在方向と同じ方向に延在する請求項7に記載の表示装置。
  9. 前記第1表示領域の前記スイッチング素子及び前記第2表示領域の前記スイッチング素子は、それぞれ一つの表示制御用ICに接続される請求項7又は請求項8に記載の表示装置。
  10. 複数の前記スイッチング素子は、それぞれ複数の前記第2電極に対応する位置に配置され、前記第2電極へ駆動信号を供給する請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  11. 前記表示領域の周囲に額縁領域が設けられており、
    前記額縁領域には、前記駆動信号を出力する駆動回路が設けられており、
    前記導電性配線は、前記スイッチング素子と前記駆動回路とを接続する請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記第2電極は、前記表示領域に行列状に配置されている請求項10又は請求項11に記載の表示装置。
  13. それぞれの前記第2電極に第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の2つのスイッチング素子が接続されており、
    前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とは、同じ走査信号に対して、前記第2電極との接続と遮断とが互いに逆に切り替わる請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の表示装置。
  14. 1本の前記ゲート線が前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子に接続される請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記第1スイッチング素子に第1導電性配線が接続され、前記第2スイッチング素子に第2導電性配線が接続される請求項13又は請求項14に記載の表示装置。
  16. さらに、前記第2電極と対向する第3電極を有し、
    前記第2電極と前記第3電極との間の静電容量の変化に基づいて外部の導体の接触又は近接が検出される請求項10から請求項15のいずれか1項に記載の表示装置。
  17. 前記第2電極の静電容量の変化に基づいて外部の導体の接触又は近接が検出される請求項10から請求項16のいずれか1項に記載の表示装置。
  18. 前記スイッチング素子は、前記画像の表示を行う表示動作の期間において、前記第1電極に対する共通電位となる表示駆動信号を前記第2電極に供給し、外部の導体の接触又は近接を検出する検出動作の期間において、検出用駆動信号を前記第2電極に供給する請求項10から請求項17のいずれか1項に記載の表示装置。
  19. 少なくとも前記第1電極が設けられる第1基板と、
    前記第1基板に対向して設けられる第2基板とを備え、
    前記第1基板と前記第2基板との間には、前記第2電極と、前記導電性配線と、設けられ、前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、が設けられており、
    前記導電性配線は、前記第2電極に重畳し、且つ、前記第1電極に重畳しない位置に設けられている請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の表示装置。
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