JP2018147348A - 表示装置 - Google Patents

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JP2018147348A JP2017043703A JP2017043703A JP2018147348A JP 2018147348 A JP2018147348 A JP 2018147348A JP 2017043703 A JP2017043703 A JP 2017043703A JP 2017043703 A JP2017043703 A JP 2017043703A JP 2018147348 A JP2018147348 A JP 2018147348A
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武徳 廣田
Takenori Hirota
武徳 廣田
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Abstract

【課題】表示装置の性能を向上させる
【解決手段】基板(第1基板)SUB1と、基板(第2基板)SUB2と、基板SUB1にある画素電極と、基板SUB1にある共通電極と、基板SUB1にあり、Y方向(第1方向)に延在する信号線SLと、基板SUB2にあり、Y方向に延在する駆動電極(第1電極)TEtと、基板SUB2にあり、駆動電極TEtの上方にあり、Y方向に交差するX方向(第2方向)に延在し、検出回路に電気的に接続された検出電極(第2電極)TErと、を備えている。また、駆動電極TEtは、検出電極TErと交差し、かつ、信号線SLと重畳している。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示装置に関し、例えば、タッチパネルなどの入力部を内蔵する表示装置に適用して有効な技術に関する。
近年、表示装置の表示面側に、タッチパネルあるいはタッチセンサと呼ばれる入力装置を取り付け、タッチパネルに指やタッチペン(スタイラスペンとも呼ぶ)などの入力具などを近接または接触させて入力動作を行ったときに、入力位置を検出して出力する技術がある。このようなタッチパネルを有する表示装置は、コンピュータのほか、携帯電話などの携帯情報端末などで、広く使用されている。
例えば、国際公開第2015/125864号(特許文献1)には、静電容量方式のタッチパネルが内蔵された表示装置が記載されている。また、特開2001−100217号公報(特許文献2)には、シールで接着された一対の基板の各々の配線を導通する構造が開示されている。
国際公開第2015/125864号 特開2001−100217号公報
入力具が接触した位置を検出する検出方式の一つとして、静電容量方式がある。静電容量方式を用いた入力部(入力装置)には、例えば以下のような構成がある。すなわち、入力部の検出面内に、検出電極に接続された複数の容量素子が設けられている。そして、指やタッチペンなどの入力具を容量素子に近接または接触させて入力動作を行ったときに、容量素子の静電容量が変化することを利用して、入力位置を検出する。以下、本願の明細書では、入力部の検出面に入力具を近接または接触させる入力動作のことを「タッチ」、あるいは「タッチ動作」と記載する場合がある。また、入力部が入力具のタッチを検出することを「タッチ検出」と記載する場合がある。
入力部を備えた表示装置は、画像を表示する際に、電気光学層を駆動する画素電極および共通電極を備えている。また、入力部を備えた表示装置は、タッチ検出の際に、座標面におけるタッチの位置を検出するタッチ検出用の電極を備えている。表示装置全体を薄型化する観点からは、タッチ検出用の電極と電気光学層を駆動する電極が近い位置に配置されていることが好ましい。一方、タッチ検出用の電極が電気光学層の近くに配置されている場合、画像を表示する際にタッチ検出用の電極が電気光学層に与える影響を低減する必要がある。
本発明の目的は、表示装置の性能を向上させる技術を提供することにある。
本発明の一態様である表示装置は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板にある画素電極と、前記第1基板にある共通電極と、前記第1基板にあり、第1方向に延在する第1信号線と、前記第2基板にあり、前記第1方向に延在する第1電極と、前記第2基板にあり、前記第1電極の上方にあり、前記第1方向に交差する第2方向に延在し、検出回路に電気的に接続された第2電極と、を備えている。また、前記第1電極は、前記第2電極と交差し、かつ、前記第1信号線と重畳している。
一実施の形態である表示装置の表示領域の一部分の構成例を示す拡大断面図である。 図1に示す表示装置のうち、アレイ基板側に設けられた部品の構成例を示す平面図である。 図2に示す表示装置における一つの画素周辺の回路構成例を示す回路図である。 図1に示す表示装置の表示領域に設けられた遮光膜の平面形状の例を示す拡大平面図である。 図1に示す表示装置のうち、対向基板側に設けられた部品の構成例を示す平面図である。 図1に示す表示装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 図6に示す表示期間において駆動電極に電位を供給した場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。 図6に示す表示期間において駆動電極に電位を供給しなかった場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。 タッチ検出用の駆動電極の構造の変形例を示す拡大平面図である。 図9のA−A線に沿った拡大断面図である。 表示期間において図9および図10に示すタッチ検出用の駆動電極に電位を供給した場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。 タッチ検出用の駆動電極の構造の他の変形例を示す拡大断面図である。 遮光膜の配置と、これに伴うタッチ検出用の駆動電極の構造の変形例を示す拡大断面図である。 図1に示す二つの基板とフレキシブル配線板とを電気的に接続する配線経路の例を示す拡大断面図である。 図5に対する変形例である表示装置のうち、検出電極の配線レイアウトの一例を示す平面図である。 図15に示す検出電極から配線板に至る配線経路に沿った拡大断面図である。 互いに対向する基板間を導通させる構造の検討例を示す拡大断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。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、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
また、本願において、入力部または入力装置とは、外部から入力されたコマンドを信号として検出する部分または装置を意味する。本願明細書では、電極に対して近接または接触する物体の容量に応じて変化する静電容量を利用して、入力を信号として検出する、静電容量検出型の入力部について説明する。
また、タッチパネルとは、入力部(入力装置)の一態様であって、指やタッチペンなどの入力具などを近接させて(近づけて、または接触させて)、入力動作を行ったときに、入力信号を検出すると共に、タッチ位置を算出して出力する入力部である。タッチ位置は、入力信号を検出する座標面において、入力信号を検出した位置の座標である。
タッチパネルのように、タッチ位置を算出する入力部(入力装置)は、多くの場合、画像を表示する表示部(表示装置)と組み合わされて利用される。表示部と入力部とを互いに独立した部品で組み立て、表示部と入力部とが重なった状態で利用される、入力機能付き表示装置を、外付け型、またはオンセルタイプの表示装置と呼ぶ。また、画像を表示する表示部を構成する部品の間に、入力信号を検出する入力検出部を構成する部品のうちの一部または全部が組み込まれた状態で利用される入力機能付き表示装置を、内蔵型、またはインセルタイプの表示装置と呼ぶ。インセルタイプの表示装置は、入力部を構成する部品のうちの一部または全部が、表示部を構成する部品のうちの一部または全部と兼用化される表示装置を含んでいる。また、インセルタイプの表示装置は、入力部を構成する部品と表示部を構成する部品とが互いに兼用化されない表示装置を含んでいる。
また、以下の実施の形態では、表示装置の代表例として、液晶表示装置を取り上げて説明する。液晶表示装置は、電気光学層である液晶層の液晶分子の配向を変化させるための電界の印加方向により、大きくは以下の2通りに分類される。すなわち、第1の分類として、表示装置の厚さ方向(あるいは面外方向)に電界が印加される、所謂、縦電界モードがある。縦電界モードには、例えばTN(Twisted Nematic)モードや、VA(Vertical Alignment)モードなどがある。また、第2の分類として、表示装置の平面方向(あるいは面内方向)に電界が印加される、所謂、横電界モードがある。横電界モードには、例えばIPS(In-Plane Switching)モードや、IPSモードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードなどがある。以下で説明する実施の形態では、一例として、横電界モードで駆動される表示装置を取り上げて説明する。
<表示装置の構成>
図1は、一実施の形態である表示装置の表示領域の一部分の構成例を示す拡大断面図である。図1では、基板SUB1の厚さ方向(図1に示すZ方向)における走査線GLと信号線SLとの位置関係の例を示すため、図1とは異なる断面に設けられた走査線GLを一緒に示している。また、図1は断面図であるが、基板10および20はハッチングを省略している。以下で説明する各断面図において、基板10および基板20はハッチングを省略して示す。図2は、図1に示す表示装置のうち、アレイ基板側に設けられた部品の構成例を示す平面図である。図3は、図2に示す表示装置における一つの画素周辺の回路構成例を示す回路図である。図4は、図1に示す表示装置の表示領域に設けられた遮光膜の平面形状の例を示す拡大平面図である。図5は、図1に示す表示装置のうち、対向基板側に設けられた部品の構成例を示す平面図である。図2および図5では、平面視における表示領域DAと額縁領域(周辺領域、非表示領域)NDAの境界を識別するため、表示領域DAの輪郭を二点鎖線で示している。
図1に示すように、表示装置DSP1は、基板SUB1と、基板SUB1と対向配置された基板SUB2と、基板SUB1と基板SUB2との間に配置された液晶層LQと、を有する。基板SUB1は、スイッチング素子としての複数のトランジスタがアレイ状に配置されたアレイ基板である。また、基板SUB2は、アレイ基板に対向配置された基板という意味で、対向基板と言い換えることができる。また、液晶層LQは、上記した電気光学層であって、液晶層LQの周辺に形成する電界の状態を制御することにより、そこを通過する光を変調する機能を備えている。
また、図2および図5に示すように、本実施の形態の表示装置DSP1は、外部から供給される入力信号に応じて画像が形成される表示領域DAを有する。また、表示装置DSP1は、平面視において、表示領域DAの周囲に枠状に設けられた非表示領域である額縁領域NDAを有する。なお、図2および図5に示す例では、表示領域DAは四角形であるが、表示領域DAが四角形以外の形状であってもよい。
図1に示すように、基板SUB1は、基板(ベース基板、絶縁基板)10を備えている。また、基板SUB2は、基板(ベース基板、絶縁基板)20を備えている。基板10および基板20のそれぞれは、例えばガラスや透明な樹脂材料から成り、可視光が透過する特性を有している。また、基板SUB1および基板SUB2(言い換えれば基板10と基板20)は、互いに離間した状態で貼り合わされている。基板SUB1と基板SUB2は、額縁領域NDA(図2参照)に配置された接着層(後述する図14に示すシール材SL1)を介して接着されている。液晶層LQは、基板SUB1と基板SUB2の間に封入されている。
また、基板SUB1は、基板10と基板SUB2との間に配置された複数の導体パターンを有する。複数の導体パターンには、複数の走査線(ゲート線)GL、複数の信号線(ソース線)SL、コモン線CML、共通電極CE、および複数の画素電極PEが含まれる。また、複数の導体パターンのそれぞれの間には絶縁膜が介在している。隣り合う導体パターンの間に配置され、導体パターンを互いに絶縁する絶縁膜には、絶縁膜11、12、13、14、および配向膜AL1が含まれる。なお、図1では、走査線GL、共通電極CE、およびコモン線CMLについては、それぞれ一個ずつ示している。
上記した複数の導体パターンのそれぞれは、積層された複数の配線層に形成されている。図1に示す例では、共通電極CE、および画素電極PEはそれぞれ異なる層に形成され、共通電極CEが形成された層の下層に、基板10側から順に、3層の配線層WL1、WL2、およびWL3が設けられている。
基板10上に形成された三層の配線層のうち、最も基板10側に設けられた第1層目の配線層WL1には、主に走査線GLが形成されている。配線層WL1に形成された導体パターンは、例えばクロム(Cr)、チタン(Ti)、もしくはモリブデン(Mo)等の金属またはそれらの合金を含む。また、絶縁膜11は、基板10側にあり、配線層WL1に形成された導体パターンを覆う絶縁膜である。絶縁膜11は、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコン等の透明な無機絶縁膜である。
図2に示すように、複数の走査線GLのそれぞれは、X方向に延在している。また、複数の走査線GLは、Y方向に互いに間隔を空けて配列されている。言い換えれば、複数の走査線GLは、Y方向の一方の側であるY1側から他方の側であるY2側に向かって配列されている。複数の走査線GLのそれぞれは、表示領域DAの外側の額縁領域NDAに引き出され、走査線駆動回路(ゲート駆動回路)GDに接続されている。走査線駆動回路GDは、複数の走査線GLに入力される走査信号Gsi(図3参照)を出力する走査信号出力回路である。走査線駆動回路GDは、額縁領域NDAにおいて、基板SUB1に設けられている。
また、図1に示す基板10と絶縁膜11の間には、走査線GLの他に、図3に示す画素スイッチ素子PSWとしてのトランジスタTr1のゲート電極GE半導体層などが形成されている。トランジスタTr1は薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)である。また、走査線GLは、画素スイッチ素子PSWとしてのトランジスタTr1のゲート電極GEを含んでいる。
図1に示すように、絶縁膜11上には、第2層目の配線層WL2が形成されている。配線層WL2には、主に信号線SLが形成されている。配線層WL2に形成された導体パターンは、例えばアルミニウム(Al)をモリブデン(Mo)やチタン(Ti)等で挟んだ多層構造の金属膜からなる。また、図3に示す画素スイッチ素子PSWのソース電極SEやドレイン電極DEなども絶縁膜11の上に形成されている。絶縁膜12は、信号線SLおよび絶縁膜11の各々の上に形成されている。絶縁膜12、13、および14は、例えばアクリル系の感光性樹脂等を含む、有機絶縁膜である。
図2に示すように、複数の信号線(映像信号線)SLのそれぞれは、Y方向に延在している。また、複数の信号線SLは、X方向に互いに間隔を空けて配列されている。言い換えれば、複数の信号線SLは、X方向の一方の側であるX1側から他方の側であるX2側に向かって配列されている。複数の信号線SLのそれぞれは、表示領域DAの外側の額縁領域NDAに引き出されている。複数の信号線SLの各々は、表示領域DA内の信号線SLとドライバチップDRC1とを相互に接続する接続配線(引き出し配線とも呼ぶ)としての信号用接続配線SCLを介してドライバチップDRC1と電気的に接続されている。ドライバチップDRC1は、信号線SLを介して液晶層LQ(図1参照)を駆動する、信号線駆動回路SDを有する。信号線駆動回路SDは、信号線SLを介して複数の副画素PXのそれぞれが備える画素電極PE(図3参照)に映像信号Spic(図3参照)を供給する。
ドライバチップDRC1に接続され、複数の副画素PXに映像信号を供給する信号伝送経路である映像信号線のうち、表示領域DAと重なる位置にある部分(配線部)を信号線SLと呼ぶ。また、上記映像信号線のうち、表示領域DAの外側にある部分(配線部)を信号用接続配線SCLと呼ぶ。複数の信号線SLのそれぞれは、Y方向に延びている。一方、信号用接続配線SCLは、信号線SLとドライバチップDRC1とを接続する配線である。このため、複数の信号用接続配線SCLは、図2に示すように、ドライバチップDRC1と接続される端子群(図示は省略)から表示領域DAに向かって放射状に広がっている。なお、ドライバチップDRC1は必須ではなく、ドライバチップDRC1の機能は、後述するフレキシブル配線板FWB1に含ませても良い。
また、図2に示す例では、信号線SLと信号用接続配線SCLとの間には、スイッチ回路部SWSがある。スイッチ回路部SWSは、例えばマルチプレクサ回路であって、各色用の信号線SLを選択して入力された信号を出力する。スイッチ回路部SWSは、例えば、赤色の信号、緑色の信号、あるいは青色の信号など、映像信号の種類を選択する選択スイッチとして動作する。この場合、スイッチ回路部SWSとドライバチップDRC1とを接続する信号用接続配線SCLの数は、信号線SLの数より少なくて良い。このように、スイッチ回路部SWSを設けることで、信号用接続配線SCLの数を低減できれば、ドライバチップDRC1とスイッチ回路部SWSとの間において、信号用接続配線SCLの数を低減できる。
図1に示すように、絶縁膜12上には、第3層目の配線層WL3が形成されている。配線層WL3には、主にコモン線CMLが形成されている。配線層WL3に形成された導体パターンは、配線層WL2と同様に、例えばアルミニウム(Al)をモリブデン(Mo)やチタン(Ti)等で挟んだ多層構造の金属膜からなる。図1に示す例では、コモン線CMLは、Y方向に延在する。絶縁膜13は、コモン線CMLおよび絶縁膜12の各々の上に形成されている。
共通電極CEは、絶縁膜13上に形成されている。共通電極CEには、表示装置DSP1が画像を表示する表示期間において、複数の副画素PX(図2参照)に対して共通の駆動電位が供給される。このため、共通電極CEは、表示領域DAの全体に配置されている。共通電極CEの数には種々の実施態様がある。例えば、表示領域DAに1個の共通電極CEがあっても良いし、表示領域DAに複数の共通電極CEがあっても良い。共通電極CEは、ITO(Indium tin oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料が好ましい。
図1に示す断面では、共通電極CEとコモン線CMLとの間に絶縁膜13が介在している。しかし、コモン線CMLの一部分と共通電極CEの一部分とは、互いに電気的に接続されている。共通電極CEは、コモン線CMLを介して共通電極駆動回路CD(図3参照)と電気的に接続されている。共通電極駆動回路CDは表示期間において、共通電極CEに共通電位を供給する回路である。図2に示す例では、共通電極駆動回路CDは、基板SUB1に接続された配線板(フレキシブル配線板)FWB1に形成されている。
また、絶縁膜14は、絶縁膜13および共通電極CEの上に形成されている。画素電極PEは、絶縁膜14上に形成されている。平面視において、各画素電極PEは、互いに隣り合う2つの信号線SLの間に位置している。図1に示す例では、複数の画素電極PEのそれぞれは、共通電極CEと対向する位置に配置されている。また、図1に示す例では、複数の画素電極PEのそれぞれは、スリットSLTを介して隣り合う複数の部分により構成されている。本実施の形態のように画素電極PEと共通電極CEとが異なる層に形成されている場合、スリットSLTが存在することにより、複数の電気力線のうちの一部がスリットSLTを通過する。これにより、液晶層LQに形成される電界の電界強度が向上するので液晶分子を駆動し易くなる。
ただし、画素電極PEと共通電極CEに電位が供給された時に、液晶分子を駆動する電界が形成されれば良いので、画素電極PEと共通電極CEとが対向していなくても良い。例えば、本実施の形態に対する変形例としては、複数の共通電極CEと複数の画素電極PEとが同一面(例えば絶縁膜13上)に形成され、互いに隣り合うように交互に配列されていても良い。画素電極PEは、例えば、ITOまたはIZOなどの透明な導電材料または金属材料が好ましい。配向膜AL1は、画素電極PEおよび絶縁膜14を覆っている。配向膜AL1、AL2は液晶層LQに含まれる液晶の初期配向を揃えるために形成された有機絶縁膜であって、例えばポリイミド樹脂を含む。
図2に示す複数の副画素PXのそれぞれは、図3に示すように、画素スイッチ素子PSWと、画素電極PEと、を有する。画素スイッチ素子PSWであるトランジスタTr1のソース電極SEは信号線SLに接続され、ドレイン電極DEは画素電極PEに接続されている。表示期間において、走査線駆動回路GDは、ゲート電極GEに走査信号Gsiを供給し、画素スイッチ素子PSWをオンオフ動作させることにより、画素電極PEに対する映像信号Spicの供給状態を制御する。言い換えれば、トランジスタTr1は、画素電極PEへの電位供給を制御する画素スイッチ素子PSWとして機能する。画素スイッチ素子PSWは、トップゲート型TFTおよびボトムゲート型TFTのいずれであってもよい。また、画素スイッチ素子PSWの半導体層は、例えば、多結晶シリコン(ポリシリコン)からなるが、アモルファスシリコンからなるものでも良い。
また、図1に示すように、画素電極PEと共通電極CEの間には誘電体として機能する絶縁膜14が介在している。共通電極CE、絶縁膜14および画素電極PEは、図3に示す保持容量CSを形成している。映像信号に基づいて表示画像を形成する表示動作期間(後述する図6に示す表示期間FLd)において、画素電極PEと共通電極CEとの間には各電極に印加される駆動信号に基づいて電界が形成される。そして、電気光学層である液晶層LQを構成する液晶分子は、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界により駆動される。例えば、本実施の形態のように、横電界モードを利用する表示装置DSP1では、図1に示すように、基板SUB1に画素電極PEおよび共通電極CEが設けられている。液晶層LQを構成する液晶分子は、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界(例えば、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界)を利用して回転される。つまり、表示期間において、画素電極PEおよび共通電極CEのそれぞれは、電気光学層である液晶層LQを駆動する駆動電極として動作する。
また、図1に示すように、基板SUB2は、基板20の基板SUB1に対向する面(背面)20b側にある、遮光膜BMと、カラーフィルタCFR、CFGおよびCFBと、駆動電極TEtと、絶縁膜OC1と、配向膜AL2を有する。また、基板SUB2は、基板20の基板SUB1と対向する面20bの反対側の面(前面)20f側にある、検出電極TErを有する。
カラーフィルタCFR、CFGおよびCFBは、互いに反対側に位置する基板20の二つの面20f、20bのうち、基板SUB1と対向する面20b側に形成されている。図1に示す例では、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のカラーフィルタCFR、CFG、CFBが周期的に配列されている。カラー表示装置では、例えばこの赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のサブピクセルを1組として、1画素(1ピクセルともいう)を構成する。基板SUB2の複数のカラーフィルタCFR、CFG、CFBは、基板SUB1に形成されている画素電極PEを有するそれぞれのサブピクセルと、互いに対向する位置に配置されている。
また、各色のカラーフィルタCFR、CFG、CFBのそれぞれの境界には、遮光膜BMが配置されている。遮光膜BMはブラックマトリクスと呼ばれ、例えば黒色の樹脂、あるいは低反射性の金属を含む。遮光膜BMは、平面視において、例えば図4に示すように格子状に形成される。言い換えれば、遮光膜BMは、X方向およびY方向に延在している。詳しくは、遮光膜BMは、Y方向に延びる複数の部分BMyと、Y方向に交差するX方向に延びる複数の部分BMxを有している。各副画素PXをブラックマトリクスで区画することにより、光漏れや混色を抑制することができる。
なお、1画素を構成するものは赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に限定されるものではない。また、遮光膜BMは格子状に限定されるものでなく、ストライプ状のものであっても良い。また、図示は省略したが、図4に示す基板SUB2の額縁領域NDAの全体に遮光膜BMが形成されている。
この明細書において、表示領域DAと記載する領域は、額縁領域NDAよりも内側の領域として規定される。また、額縁領域NDAは、図1に示すバックライトユニット(光源)BLから照射された光を遮光する遮光膜BMと重畳する領域である。遮光膜BMは表示領域DA内にも形成されるが、表示領域DAには、遮光膜BMに複数の開口部が形成されている。一般的に、遮光膜BMに形成され、カラーフィルタが露出する開口部のうち、最も周縁部側に形成された開口部の端部が、表示領域DAと額縁領域NDAの境界として規定される。
また、図1に示す絶縁膜OC1は、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、および複数の駆動電極TEtを覆っている。絶縁膜OC1は、カラーフィルタから液晶層に対して不純物が拡散するのを防止する保護膜として機能する。絶縁膜OC1は、例えばアクリル系の感光性樹脂等を含む、有機絶縁膜である。
また、駆動電極TEtおよび検出電極TErは、タッチ検出を行う入力部を構成する電極である。図1に示す例では、駆動電極TEtは、カラーフィルタCFR、CFG、CFBと配向膜AL2との間に形成され、絶縁膜OC1により覆われている。また、検出電極TErは基板20の面20f側に配置されている。このため、駆動電極TEtと検出電極TErとは、誘電体である基板20を介して対向している。
図5に示すように、複数の駆動電極TEtのそれぞれは、Y方向に延在している。また、複数の駆動電極TEtはX方向に互いに間隔を空けて配列されている。複数の検出電極TErは、X方向に延在している。また、複数の検出電極TErは、Y方向に互いに間隔を空けて配列されている。また、平面視において、複数の検出電極TErのそれぞれは、複数本の駆動電極TEtと交差している。複数の検出電極TErと複数の駆動電極TEtとが交差する交差点毎にタッチ位置の検出に利用される容量素子が形成される。本実施の形態の表示装置DSP1の場合、タッチ検出を行う検出期間FLt(後述する図6参照)において、複数の駆動電極TEtに駆動信号が順番に印加される。これにより、検出電極TErと駆動電極TEtが交差している複数の容量素子のうち、容量の変化に伴う信号が検出された場所を検出し、タッチ位置を算出する。
また、図1に示すように、駆動電極TEtは、信号線SLと重畳している。複数の駆動電極TEtは、複数の信号線SLと重畳している。また、駆動電極TEtおよび信号線SLは、遮光膜BMと重畳している。詳しくは、駆動電極TEtは、遮光膜BMのうち、Y方向に延在する部分と重畳している。この場合、駆動電極TEtの光学的な影響を低減できるので、材料選択の自由度が向上する。例えば、本実施の形態の場合、駆動電極TEtは金属材料を含む。駆動電極TEtとして金属材料を用いることにより、ITOまたはIZOなどの透明導電材料と比較して、インピーダンスなどの電気的特性を向上させることができる。
また図1に示すように、検出電極TErは、遮光膜BMに重畳する部分と遮光膜BMに重畳しない部分を有している。この場合、検出電極TErとしては、可視光の透過率が高い材料を用いることが好ましい。本実施の形態の場合、検出電極TErは、ITOまたはIZOなどの透明導電材料から成る。
また、複数の駆動電極TEtのそれぞれは、図5に示す検出駆動回路TSDに接続されている。また、複数の検出電極TErのそれぞれは、図5に示す検出回路TSCに接続されている。図5に示す例では、検出駆動回路TSDおよび検出回路TSCは、基板SUB2に接続されて配線板(フレキシブル配線板)FWB2にある。配線板FWB2に図示しないICチップが搭載され、そのICチップが検出駆動回路TSDおよび検出回路TSCを有していても良い。あるいは、図5に模式的に示すように配線板FWB2に直接的に検出駆動回路TSDおよび検出回路TSCが形成されていても良い。
また、図1に示すように、表示装置DSP1は、光学素子OD1と、光学素子OD2と、を有する。光学素子OD1は、基板10とバックライトユニットBLとの間に配置されている。光学素子OD2は、基板20の上方、すなわち基板20を挟んで基板SUB1と反対側に配置されている。光学素子OD1および光学素子OD2は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいてもよい。
<表示装置の動作>
次に、表示装置DSP1の動作について説明する。図6は、図1に示す表示装置の動作の例を示すタイミングチャートである。また、図7は、図6に示す表示期間において駆動電極に電位を供給した場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。また、図8は、図6に示す表示期間において駆動電極に電位を供給しなかった場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。なお、図7および図8では、トランジスタTr1(図3参照)がオンになった時の液晶層LQ周辺の電位分布について、複数の等電位線により示している。
図6に示すように、本実施の形態の表示装置DSP1(図1参照)が動作する期間(フレーム期間FL1)には、表示画像を形成する表示期間FLdと、入力を検出する検出期間FLtとが含まれている。図6に示す例では、一つのフレーム期間FL1に複数の表示期間FLdと複数の検出期間FLtが含まれている。表示期間FLdと検出期間FLtとは交互に繰り返される。
図6に示すように、表示期間FLdにおいて、共通電極CEには複数の副画素PX(図2参照)に共通する駆動電位である電位CDP1が供給される。また、表示期間FLdにおいて、画素電極PEには、信号線SL(図3参照)を介して映像信号Spicが供給される。図3に示すトランジスタTr1に走査信号Gsiが入力され、スイッチがオンになった副画素PXでは、共通電極CEと画素電極PEとの間に電界が形成される。この電界により液晶層LQ(図1参照)を構成する液晶分子が駆動される。また、液晶分子が駆動されることにより、液晶層LQの可視光透過率が変化する。
また、検出期間FLtにおいて、駆動電極TEtには、タッチ検出用の駆動信号DRStが供給される。また、検出電極TErからは、検出信号DTStが出力される。図5に示す複数の駆動電極TEtと複数の検出電極TErとが互いに交差する複数の交点のうち、図示しない導電体(指や金属ペン等)が近接している交点の周辺では、導電体が近接していない交点の周辺と比較して、検出信号DTStの値が変化する。このため、検出信号DTStの値の変化を検知することにより、タッチ位置を特定することができる。検出信号DTStの値の変化に基づいてタッチ位置を算出する演算処理は、例えば図5に示す検出回路TSCにおいて行うことができる。
また、図6に示す例では、検出期間FLtにおいて、画素電極PEおよび共通電極CEには電位(信号、ハイサイド電位)が供給されていない。また、表示期間FLdにおいて、検出電極TErには、電位(信号、ハイサイド電位)が供給されていない。
なお、図6では、各電極に供給される信号波形の例を矩形波として示している。各信号波形において、最も低い位置は、電位レベルが基底状態であることを示している。電位レベルが基底状態である時には、各電極に電位が供給されていない状態が含まれる。また、電位レベルが基底状態である時には、各電極に接地電位などの基準電位(ロウサイド電位)が供給されている状態が含まれる。基底状態において、各電極に基準電位が供給される場合には、映像信号Spic、電位CDP1、CDP2、駆動信号DRSt、検出信号DTStのそれぞれは、基底状態よりも高い電位レベルのハイサイド電位と呼び、基準電位をロウサイド電位と呼んで区別することができる。この場合、上記した「電位が供給される」や「電位が供給されていない」という表現は、「ハイサイド電位が供給される」や「ハイサイド電位が供給されていない」と読み替えることができる。本明細書の以下の説明でも「電位が供給される」や「電位が供給されていない」という表現を用いた場合には、同様の意味として用いる。
また、図6に示す例では、表示期間FLdにおいて、駆動電極TEtには、駆動信号DRStとは異なる電位CDP2が供給されている。電位CDP2は、例えば、表示期間FLdにおいて、共通電極CEに供給される電位CDP1と同じ電位である。言い換えれば、表示期間FLdにおいて、駆動電極TEtと共通電極CEにはそれぞれ同じ電位が供給されている。表示期間FLdにおいて、共通電極CEと画素電極PEに信号(電位)が供給されれば、液晶分子を駆動する電界が形成される。
例えば、表示期間FLdにおける検出電極TErの波形と同様に、表示期間FLdにおいてタッチ検出用の電極である駆動電極TEtに電位が供給されていない場合でも、液晶層LQにおいて電界が形成される。図7に対する変形例である図8では、駆動電極TEtが電気的にフローティングになっており、電位が供給されていない状態において液晶層LQの周辺に形成される等電位線を示している。
本実施の形態のように、横電界モードで駆動されるタイプの液晶分子は、液晶層LQに形成される電界のうち、横向きに延びる成分、言い換えれば、X方向に延びる成分(詳しくはX−Y平面に沿って延びる成分)により駆動される。図7および図8のように電位分布を等電位線で表している場合、隣り合う等電位線の離間距離が短い程、電界強度が強くなっている。例えば、図8に示す例の場合、図8の下方の領域、言い換えれば、駆動電極TEtよりも画素電極PEに近い位置では、複数の等電位線が高密度で形成されている。一方、図8の上方の領域、言い換えれば駆動電極TEtの近傍の領域では、隣り合う等電位線の離間距離が下方の領域と比較して大きくなっている。図8に示す電位分布の場合、画素電極PEの近傍では、駆動電極TEtの近傍と比較して、電界強度が大きい。このため、液晶層LQに存在する液晶分子のうち、Z方向において画素電極PE側に配置された液晶分子が特に良く駆動される。
また、本実施の形態の場合、図6に示すように、表示期間FLdにおいて、駆動電極TEtに電位CDP2が供給されている。この場合、等電位線の形状は、駆動電極TEtに供給される電位の影響を受ける。例えば、電位CDP2が電位CDP1と同電位の矩形波である場合、図7に示すような電界が形成される。図7と図8を比較して判るように、駆動電極TEtに電位CDP2(図6参照)を供給した場合、図7の上方の領域、言い換えれば駆動電極TEtの近傍の領域において、隣り合う等電位線の離間距離が図8に示す例と比較して狭くなっている。つまり、図7に示す例の場合、図8に示す例と比較して、駆動電極TEtの近傍の領域において、電界強度を向上させることができる。したがって、図7に示す例では、液晶層LQに存在する液晶分子のうち、Z方向において駆動電極TEt側に配置された液晶分子も駆動され易くなる。画素電極PEに映像信号Spic(図6参照)が印加された時に、基板SUB2(図1参照)側の液晶分子が駆動され易くなっていれば、液晶層LQ全体としての可視光透過率(詳しくは、可視光透過率の最大値)が向上する。
表示期間FLdにおいて、駆動電極TEtに供給される電位は、電位CDP1と同じ電位であることが好ましいが、電位CDP1と電位CDP2とが互いに異なる電位であっても、駆動電極TEtに電位を供給しない場合と比較すると、液晶分子を駆動し易くなる効果は得られる。また、表示期間FLd中に形成される電界の形状を安定させる観点からは、図6に示すように電位CDP2は、駆動信号DRStよりも波長が長い矩形波である方が好ましい。
また、液晶層LQに形成される電界の電界強度の分布をさらに改善する変形例として、図9および図10に示す変形例が適用できる。図9は、タッチ検出用の駆動電極の構造の変形例を示す拡大平面図である。図9は平面図であるが、遮光膜BMにドットパターンが付され、駆動電極TEtにハッチングが付されている。図10は、図9のA−A線に沿った拡大断面図である。図11は、表示期間において図9および図10に示すタッチ検出用の駆動電極に電位を供給した場合に画素電極周辺に形成される電界の形状を模式的に示す要部断面図である。また、図17は、互いに対向する基板間を導通させる構造の検討例を示す拡大断面図である。なお、図9および図10に示す表示装置DSP2は、以下に説明する相違点を除き、図1に示す表示装置DSP1と同様なので、重複する説明は省略する。
図9に示す表示装置DSP2は、駆動電極TEtの構造が、図1に示す表示装置DSP1と相違する。詳しくは、表示装置DSP2が有する駆動電極TEtは、Y方向に延びる複数の部分を有している。まず、駆動電極TEtは、遮光膜BMと重畳し、Y方向に沿って延在する複数の部分Tx1を有している。また、駆動電極TEtは、複数の部分Tx1の間に位置し、Y方向に沿って延在する部分Tx2を有している。部分Tx1は、遮光膜BMのうち、Y方向に延びる部分に沿って延びている。このため、部分Tx1は、ITOまたはIZOなどの透明導電材料、あるいは、金属材料から成る。一方、部分Tx2は、遮光膜BMのうち、X方向に延びる部分に重畳する領域と、遮光膜BMに重畳しない領域とを有している。このため、本実施の形態では、部分Tx2は、上記した透明導電材料を含む。
図9の通り、部分Tx1及び部分Tx2は、表示装置DSP2の長辺方向に延在し、短辺方向に配列している。また、部分Tx1と部分Tx2は、電界形成の補助電極として使用する場合、多くの本数が必要となる。さらに、これら部分Tx1と部分Tx2は、基板20に形成されているが、基板10のフレキシブル配線板FWB1に接続される、又は、後述する図14の貫通電極TGW1のような導通構造を介してフレキシブル配線板FWB2に接続される必要がある。
基板10と基板20を電気的に接続する方法は、図17に示すような導通構造がある。図17に示す導通構造では、駆動電極TEtに接続される配線TW2と基板10に形成されている配線TW1とは、複数の導電性粒子CP1を介して電気的に接続されている。また、基板20の面20bには、複数のスペーサ部材SP1が積層され、複数のスペーサ部材SP1に接するように配線TW2が形成されている。多数の配線経路のそれぞれについて、基板10の配線TW1と基板20の配線TW2を電気的に接続する場合、例えば、図17に示すような導通構造を配線経路毎に設ける必要がある。図17に示す例のように基板10と基板20とを電気的に接続する導通構造は複雑な構造になるので、基板10と基板20とを電気的に接続する配線経路の数は少ない方が好ましい。また、図14に示すように、基板20の面20b側に形成された駆動電極TEtと面20f側に形成された配線TW2とは、貫通電極TGW1を介して電気的に接続されている。したがって、基板10と基板20とを電気的に接続する配線経路の数を低減することにより貫通電極TGW1の数を低減できる。本実施形態では部分Tx1とTx2は短辺方向に並んでいるため、基板10と基板20とを電気的に接続する配線経路の数を低減できる。
また、図9に示すように、表示装置DSP2の場合、駆動電極TEtの複数の部分Tx1と部分Tx2は束ねられている(言い換えれば互いに連結されている)。この場合、図9に示す、駆動電極TEtの複数の部分Tx1と部分Tx2は束ねられる部分(言い換えれば複数の部分Tx1と部分Tx2が互いに連結される部分)は、基板20の液晶層SL1側、すなわち、図14および図17に示す面20b側に設けられていることが好ましい。これにより、複雑な導通構造の数を低減することができる。
図9および図10に示す表示装置DSP2の場合、図6に示す表示期間FLdにおいて、部分Tx1および部分Tx2のそれぞれに、電位CDP2が供給される。この場合、図11に示すように部分Tx2の周囲を囲むように等電位線が形成される。この部分Tx2に電位CDP2が印加されることにより、駆動電極TEtの近傍の領域における隣り合う等電位線の離間距離は、図7に示す例よりもさらに狭くなる。つまり、図11に示す例の場合、図7に示す例と比較して、駆動電極TEtの近傍の領域において、電界強度を向上させることができる。図9および図10に示す駆動電極TEtの部分Tx1と部分Tx2の関係は、以下のように表現しても良い。すなわち、部分Tx2は、複数の部分(主電極)Tx1のうち、互いに隣り合う部分Tx1の間に配置された補助電極である。
ところで、X方向における部分Tx2の幅Wtx2(図9参照)を広くしても、部分Tx1と比較すると、液晶層LQにおける電界強度を向上効果はそれほど大きくない。一方、表示装置DSP2の可視光の透過率を向上させる観点からは、透明導電材料であっても、遮光膜BMと重畳しない領域に配置される電極材料の面積は小さいことが好ましい。このため、図9に示す例では、X方向における部分Tx2の幅Wtx2は、X方向における部分Tx1の幅Wtx1より小さい。
ただし、表示装置DSP2の変形例としては、X方向における部分Tx2の幅Wtx2が、X方向における部分Tx1の幅Wtx1以上である場合もある。例えば、遮光膜BMと部分Tx1とが確実に遮光膜BMと重畳した状態にするため、幅Wtx1を小さくする場合も考えられる。この場合、部分Tx2の幅Wtx2が、部分Tx1の幅Wtx1以上であっても良い。
また、図9および図10に示す例では、Y方向に沿って延びる3本の電極(2本の部分Tx1および1本の部分Tx2)が互いに電気的に接続され、3本の電極に同じタイミングで同じ電圧が印加される構造になっている。この場合、X方向に沿って並ぶ副画素PX毎に独立して、駆動電極TEtへの電位CDP2(図6参照)の入力を制御するためには、平面視において、隣り合う駆動電極TEtの部分Tx1の間に、二本の部分Tx1が配置されている必要がある。このため、図9に示すように、表示装置DSP2の場合、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、駆動電極TEtの2本の部分Tx1が重畳している。
ただし、駆動電極TEtの複数の部分Tx1、Tx2のそれぞれが、互いに独立して検出駆動回路TSDに接続されている場合、図1に示すように、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、一本の駆動電極TEtが重畳している構造になっていても良い。また、X方向に沿って並ぶ副画素PX毎に独立して、駆動電極TEtへの電位CDP2(図6参照)の入力を制御せず、複数の駆動電極TEtに同時に電位CDP2を供給する場合、図1に示すように、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、一本の駆動電極TEtが重畳している構造になっていても良い。
また、図示は省略するが、図1に対する変形例として、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、二本の駆動電極TEtが重畳している構造になっていても良い。また、以下の変形例では、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、二本の駆動電極TEtが重畳している構造例を取り上げて説明するが、図1と同様に、遮光膜BMの一本の部分Tx1に対して、一本の駆動電極TEtが重畳している構造になっていても良い。
<電極構造の変形例>
次に、上記した駆動電極TEtの他の変形例について説明する。図12は、タッチ検出用の駆動電極の構造の他の変形例を示す拡大断面図である。なお、図12に示す表示装置DSP3は、以下に説明する相違点を除き、図1に示す表示装置DSP1と同様なので、重複する説明は省略する。
図12に示す表示装置DSP3は、複数の駆動電極TEtのそれぞれが、導体パターンTp1と導体パターンTp2との積層構造になっている点で図1に示す表示装置DSP1や図10に示す表示装置DSP2と相違する。詳しくは、表示装置DSP3の駆動電極TEtは、金属から成る導体パターンTp1と、透明導電材料から成る導体パターンTp2とを有している。導体パターンTp1、Tp2は、基板20側から基板SUB1側に向かって、導体パターンTp2、導体パターンTp1の順で積層されている。導体パターンTp1は、遮光膜BMと重畳している。また、導体パターンTp2は、導体パターンTp1と重複する部分と、導体パターンTp1および遮光膜BMと重畳しない部分と、を有している。
タッチ検出用の駆動電極TEtのインピーダンスを低減する観点からは、駆動電極TEtが金属製であることが好ましい。一方、タッチ検出の精度を向上させる観点からは、複数の駆動電極TEtのX方向における幅や配置ピッチを適切な値に調整することが好ましい。しかし、駆動電極TEtの幅が大きくなると、図12に示すように、駆動電極TEtの一部分が遮光膜BMと重畳しない。特に、遮光膜BMのX方向における幅が狭い場合には、幅の広い駆動電極TEtの全体が遮光膜BMと重畳するように配置することが難しい。例えば、表示装置DSP3の遮光膜BMは、図4に示す遮光膜BMと同じ構造なので、図4を用いて説明すると、遮光膜BMのうち、Y方向に延びる部分BMyのX方向における幅WB1は、遮光膜BMのうち、X方向に延びる部分BMxのY方向における幅WB2より狭い。
表示装置DSP3の場合、駆動電極TEtの一部分が透明導電材料により形成されているので、透明導電材料により形成されている部分が遮光膜BMと重畳していなくても可視光透過率の低減を抑制できる。この結果、駆動電極TEtのX方向における幅および配置ピッチの設計の自由度が向上する。また、表示装置DSP3の場合、駆動電極TEtの一部分が金属により形成されているので、駆動電極TEtのインピーダンスを低減し、電気的特性を向上させることができる。
また、図13は、遮光膜の配置と、これに伴うタッチ検出用の駆動電極の構造の変形例を示す拡大断面図である。なお、図13に示す表示装置DSP4は、以下に説明する相違点を除き、図1に示す表示装置DSP1と同様なので、重複する説明は省略する。
図13に示す表示装置DSP4は、基板SUB2の厚さ方向(Z方向)における遮光膜BMの位置、および駆動電極TEtの位置が図1に示す表示装置DSP1と相違する。詳しくは、表示装置DSP4の基板SUB2は、カラーフィルタ層(カラーフィルタCFR、CFG、CFB)と、カラーフィルタ層を覆う有機絶縁膜である絶縁膜OC1と、を有している。表示装置DSP4の遮光膜BMは、絶縁膜OC1と基板SUB1との間にある。さらに詳しくは、遮光膜BMは、絶縁膜OC1と配向膜AL2の間にある。
表示装置DSP4のように、遮光膜BMが絶縁膜OC1に覆われていない場合、複数の駆動電極TEtのそれぞれをカラーフィルタ層と絶縁膜OC1との間に設ける構造も考えられる。ただし、遮光膜BMと基板20との間に駆動電極TEtが形成されている場合、駆動電極TEtと遮光膜BMとが重畳していても、駆動電極TEtによる光の屈折や反射の影響により、画像品質が低下する可能性がある。
そこで、駆動電極TEtの光学的な影響を抑制する観点からは、遮光膜BMと基板SUB1との間に駆動電極TEtが設けられていることが好ましい。また、遮光膜BMと駆動電極TEtの距離は近いことが好ましいため、図13に示すように、遮光膜BMと駆動電極TEtとが密着していることが特に好ましい。
<タッチ検出用の電極と回路の接続>
次に、図5を用いて説明したタッチ検出用の電極(駆動電極TEtおよび検出電極TEr)と、タッチ検出用の回路(検出駆動回路TSDおよび検出回路TSC)とを電気的に接続する配線経路の構成例について説明する。図14は、図1に示す二つの基板とフレキシブル配線板とを電気的に接続する配線経路の例を示す拡大断面図である。図14に示す部分は、表示装置DSP1の額縁領域NDAの部分の拡大断面である。また、図14では、図5に示す複数の配線経路のうち、検出駆動回路TSDに接続される配線経路を実線で示している。また、図5に示す複数の配線経路のうち、検出回路TSCに接続される配線経路は、検出駆動回路TSDに接続される配線経路とは異なる断面にあるが、図14ではこれを二点鎖線で示している。
図5に示すように、表示装置DSP1の場合、配線板FWB2が基板SUB2に接続され、配線板FWB2に検出駆動回路TSDおよび検出回路TSCが設けられている。タッチ検出用の電極(駆動電極TEtおよび検出電極TEr)のそれぞれは、図14に示すように、基板20の面20fに形成された配線TW2および端子TM2を介して、配線板FWB2と電気的に接続されている。図14は、駆動電極TEtに接続される配線経路の例を示している。駆動電極TEtは、基板20の面20bに形成されているので、基板20の面20fおよび20bのうち一方から他方までを貫通する貫通孔TH1に埋め込まれた貫通電極(貫通配線)TGW1を介して配線TW2に接続されている。また、額縁領域NDAにおいて、駆動電極TEtは、シール材SL1に覆われている。
一方、基板SUB1には、配線板FWB1が接続されている。基板SUB1に設けられた共通電極CE(図2参照)や走査線駆動回路GD(図2参照)は、基板SUB1に設けられた配線TW1および端子TM1を介して配線板FWB1と電気的に接続されている。
表示装置DSP1の場合、基板SUB1に配線板FWB1が取り付けられ、基板SUB2に配線板FWB2が取り付けられている。配線板FWB1には主に表示部を制御する回路が設けられ、配線板FWB2には主に入力部を制御する回路が設けられている。また、図14に模式的に示すように、配線板FWB1に設けられた共通電極駆動回路CDと、配線板FWB2に設けられた検出駆動回路TSDは電気的に接続されており、図6に示す表示期間FLdにおいて駆動電極TEtに電位CDP2を印加することが可能である。また、表示装置DSP1のように、複数の配線板FWB1、FWB2が接続されている場合、配線TW1、TW2のレイアウトを単純化し易い。なお、配線板FWB1と配線板FWB2用に、複数の共通電極駆動回路CDを配置しても良い。
ただし、表示装置の部品点数を低減する観点からは、図2に示す配線板FWB1と図5に示す配線板FWB2とを集約する方が好ましい。本願発明者は、配線板FWB1と図5に示す配線板FWB2とを集約する実施態様について検討を行った。また、複数の検出電極TEr(図5参照)がX方向に沿って延びている場合、配線板FWB1と配線板FWB2とを集約することによる額縁領域NDAの増大を抑制できることが判った。以下、変形例について説明する。
図15は、図5に対する変形例である表示装置のうち、検出電極の配線レイアウトの一例を示す平面図である。図16は、図15に示す検出電極から配線板に至る配線経路に沿った拡大断面図である。なお、図15および図16に示す表示装置DSP5は、以下に説明する相違点を除き、図1に示す表示装置DSP1と同様なので、重複する説明は省略する。
図15および図16に示す表示装置DSP5は、タッチ検出用の検出回路TSCが配線板FWB1に設けられ、基板SUB2には配線板FWB2(図14参照)が接続されていない点で、図14に示す表示装置DSP1と相違する。表示装置DSP5の検出回路TSCは、基板SUB1に設けられた複数の配線TW3、および貫通電極(貫通配線)TGW2を介して基板SUB2に設けられた検出電極TErに接続されている。
貫通電極TGW2が形成されている貫通孔TH2は、基板20の面20fおよび20bのうち一方から他方までを貫通している。また、貫通孔TH2は、シール材SL1および基板SUB1の配線TW3を貫通している点で、図14に示す貫通孔TH1とは相違する。貫通電極TGW2は、貫通孔TH2の側壁および底面を覆うように形成された導体パターンである。貫通電極TGW2の一部分は検出電極TErと接触し、貫通電極TGW2の他の一部分は配線TW3と接触する。つまり、貫通電極TGW2は、検出電極TErと配線TW3とを電気的に接続する、基板間の導電路(ビア配線)である。貫通孔TH2の内部において、貫通電極TGW2の内側には、充填材THFが配置されている。充填材THFは、例えば樹脂材料が用いられる。充填材THFは、絶縁性の材料であっても良いし、導電性の材料であっても良い。なお、図14に示すように、貫通孔TH1の内部において、貫通電極TGW1の内側にも充填材THFが配置されている。
貫通孔TH2は、予め検出電極TErが形成された基板SUB2を、シール材SL1を介して基板SUB1と貼りあわせた後、基板SUB2側からレーザ光を照射することにより形成される。
表示装置DSP5のように、複数の検出電極TErのそれぞれが、貫通電極TGW2を介して基板SUB1に形成された配線TW3に接続されている場合、図14に示す配線板FWB2を設けなくても良いので、図14に示す表示装置DSP1と比較して構成部品数を低減できる。
ところで、複数の検出電極TErのそれぞれを貫通電極TGW2と接続する場合、平面視において、基板SUB2の額縁領域NDAに多数の貫通電極TGW2を配置するスペースが必要である。また、貫通電極TGW2は、基板SUB1に達するので、基板SUB1において、貫通電極TGW2と重畳する領域には、図2に示す信号用接続配線SCLなどの配線などの配線を配置することが難しい。このため、貫通電極TGW2を設けることによる、額縁領域NDAの面積の増大を抑制するためには、相対的に配線密度が低い領域に貫通電極TGW2を設けることが好ましい。
図2に示すように、表示領域DAと配線板FWB1の間にはドライバチップDRC1が配置され、ドライバチップDRC1と表示領域DAの間の領域には多数の信号用接続配線SCL(図2参照)が高密度で配置されている。図15では、見易さのため図2に示す信号用接続配線SCLの図示を省略しているが、表示装置DSP5の場合にも、多数の信号用接続配線SCLが高密度で配置されている。したがって、ドライバチップDRC1と表示領域DAの間の領域には、貫通電極TGW2を配置することが難しい。言い換えれば、多数の貫通電極TGW2は、ドライバチップDRC1と表示領域DAの間の領域を避けて配置されることが好ましい。
図15に示す表示装置DSP5が有する複数の貫通電極TGW2のそれぞれは、X方向において、表示領域DAの隣の額縁領域(非表示領域)NDAに配置されている。詳しくは、基板SUB2は、表示領域DAと、X方向において表示領域DAのX1側にある額縁領域(非表示領域)NDA1と、X方向において表示領域DAのX2側にある額縁領域(非表示領域)NDA2、を有している。図15に示す例では、複数の貫通電極TGW2のそれぞれは、額縁領域NDA1および額縁領域NDA2の両方に配置されている。このように額縁領域NDA1および額縁領域NDA2の両方を貫通電極TGW2の配置スペースとして活用することにより、額縁領域NDA全体の面積の増大を抑制できる。
また、表示装置DSP5は、複数の検出電極TErのそれぞれがX方向に沿って延在している。このため、検出電極TErと貫通電極TGW2の接続距離が短くできる点で好ましい。例えば、表示装置DSP5に対応する検討例として、複数の駆動電極TEtがX方向に沿って延在し、複数の検出電極TErのそれぞれが、Y方向に沿って延びる場合について検討する。検出電極TErのそれぞれがY方向に沿って延びている場合、額縁領域NDA1または額縁領域NDA2に配置される貫通電極TGW2に接続するための引き回し配線の経路距離(接続距離)が長い。検出電極TErと貫通電極TGW2の接続距離が長い場合、検出電極TErから検出回路TSCに至る経路において、検出信号の伝送ロスが大きくなる。また、引き回し配線の数が多くなると、引き回し配線の配置スペースが増大するので、結果的に額縁領域NDA全体の面積が増大する。
表示装置DSP5の場合、図15に示すように、平面視において検出電極TErがX方向に沿って延在しているので、検出電極TErの延長線上に貫通電極TGW2が配置されている。このため、検出電極TErと貫通電極TGW2の接続距離が短くできる。このため、基板SUB2において、引き回し配線を設ける必要がないので、額縁領域NDAの面積の増大を抑制できる。
また、貫通電極TGW2に接続される配線TW3は、Y方向に沿って延在する部分を有している。配線TW3のうち額縁領域NDAに配置されている部分は、図1に示す複数の配線層のうち、例えば、配線層WL2または配線層WL3に形成されている。図15に示す例では、複数の配線TW3のそれぞれは、Y方向に沿って直線的に延びている。
このため、検出電極TErから検出回路TSCに至る経路距離は、図5に示す表示装置DSP1の場合と比較して、僅かに長くなる程度である。なお、厳密には、貫通電極TGW2が挿入されるので、表示装置DSP5の方が表示装置DSP1より長くなる。
また、図15に示すように、表示装置DSP5の複数の駆動電極TEtはY方向に沿って延びている。この場合、駆動電極TEtにタッチ検出用の駆動信号DRSt(図6参照)を供給する経路が必要になる。図15に示す例では、基板SUB2に検出駆動回路TSDが形成されている。検出駆動回路TSDは、駆動信号DRStを生成するシフトレジスタ回路や、複数の駆動電極TEtのうち、駆動信号DRStや電位CDP2(図6参照)が供給される駆動電極TEtを選択するスイッチ回路などが含まれる。この場合、検出駆動回路TSDと基板SUB1に形成された配線TW4とを電気的に接続する配線経路の数は少なくて良い。図15に示す例では、基板SUB1に形成された、配線TW4と検出駆動回路TSDとは、貫通電極TGW3を介して電気的に接続されている。貫通電極TGW3と配線TW4との接続構造は、図16に示す貫通電極TGW2と配線TW3の接続構造と同様なので、図示は省略する。表示装置DSP5の場合、基板SUB2に検出駆動回路TSDが形成されているので、貫通電極TGW3の数は少なくて良い。したがって、図2に示す信号用接続配線SCLなどの配線を避けて貫通電極TGW3を配置することができる。
なお、図15に示す検出駆動回路TSDのうち、駆動電極TEtを選択する上記スイッチ回路が基板SUB2に形成されていれば、貫通電極TGW3の数は低減できる。したがって、上記シフトレジスタ回路などは、基板SUB1、または配線板FWB1に形成されていても良い。また、図15に示す例では、検出駆動回路TSDは、基板SUB2の面20f側に形成されている。しかし、図1に示す基板20の面20bに検出駆動回路TSDが形成されていても良い。
上記の通り、表示装置DSP5の場合、複数の駆動電極TEtのそれぞれがY方向に沿って延びており、複数の検出電極TErのそれぞれがX方向に沿って延びている。複数の貫通電極TGW2のそれぞれは、額縁領域NDA1または額縁領域NDA2に配置されている。また、検出電極TErは、貫通電極TGW2および配線TW3を介して検出回路TSCに接続されている。このため、検出回路TSCを配線板FWB1に配置した場合であっても、検出電極TErから検出回路TSCに至る経路距離の増大を抑制できる。この結果、検出電極TErから検出回路TSCに至る経路における検出信号の伝送ロスを低減できる。
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態および代表的な変形例に基づき具体的に説明したが、種々の変形例がある。
例えば、上記実施の形態で説明した技術は、電気光学層が設けられた表示領域の複数の素子に、表示領域の周囲から信号を供給する機構を備える表示装置に広く適用可能である。電気光学層は、電気的な制御信号により駆動され、表示画像を形成する機能を有する素子を備えた層である。上記のような表示装置には、例えば、上記実施の形態で説明した液晶表示装置、有機EL(Electro-Luminescence)表示装置、あるいはプラズマディスプレイ装置など、種々の表示装置が例示できる。
また例えば、上記実施の形態では、タッチ検出の方式として、互いに離間した状態で対向配置された二つの電極の間の静電容量に基づいて信号を検出する、相互容量方式を例として説明した。上記実施の形態に対する変形例として、一つの電極と、例えば接地電位などの基準電位との間の静電容量を変化に基づいて信号を検出する、自己容量方式を適用しても良い。この場合、図5に示す複数の検出電極TErは形成されず、複数の駆動電極TEtが、検出電極TErとしての機能も兼ねる。また、自己容量方式において、基準電位が供給される部分は、電極との間で検出可能な静電容量を形成できる程度の離間距離で電極の周囲に配置される導体パターンであって、固定電位の供給経路が接続されていれば、形状などは特に限定されない。例えば、自己容量方式を適用する場合、図1に示す検出電極TErに代えて、基板20の面20fに電磁シールド層としての導電層が形成されていても良い。この場合、導電層に基準電位が供給されても良い。
また例えば、上記した実施の形態では、図1に示す表示装置DSP1に対する変形例として種々の変形例を説明した。しかし、上記した変形例の一部同士を組み合わせて適用することもできる。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、表示装置や表示装置が組み込まれた電子機器に利用可能である。
10,20 基板(ベース基板、絶縁基板)
11,12,13,14, 絶縁膜
20b 面(背面)
20f 面(前面)
AL1,AL2 配向膜
BL バックライトユニット(光源)
BM 遮光膜(遮光層、ブラックマトリクス)
BMx,BMy 部分
CD 共通電極駆動回路
CDP1,CDP2 電位
CE 共通電極
CFB,CFG,CFR カラーフィルタ
CML コモン線
CS 保持容量
DA 表示領域
DE ドレイン電極
DRC1 ドライバチップ
DRSt 駆動信号
DSP1,DSP2,DSP3,DSP4,DSP5 表示装置
DTSt 検出信号
FL1 フレーム期間
FLd 表示期間
FLt 検出期間
FWB1,FWB2 配線板(フレキシブル配線板)
GD 走査線駆動回路(ゲート駆動回路)
GE ゲート電極
GL 走査線(ゲート線)
Gsi 走査信号
LQ 液晶層(電気光学層)
NDA,NDA1,NDA2 額縁領域(周辺領域、非表示領域)
OC1 絶縁膜(有機絶縁膜)
OD1,OD2 光学素子
PE 画素電極
PSW 画素スイッチ素子
PX 副画素
SCL 信号用接続配線
SD 信号線駆動回路
SE ソース電極
SL 信号線(映像信号線、ソース線)
SL1 シール材(接着層)
SLT スリット
Spic 映像信号
SUB1 基板(第1基板)
SUB2 基板(第2基板)
SWS スイッチ回路部
TEr 検出電極
TEt 駆動電極
TGW1,TGW2,TGW3 貫通電極(貫通配線)
TH1,TH2 貫通孔
THF 充填材
TM1,TM2 端子
Tp1,Tp2 導体パターン
Tr1 トランジスタ
TSC 検出回路
TSD 検出駆動回路
TW1,TW2,TW3,TW4 配線
Tx1,Tx2 部分
WB1,WB2,Wtx1,Wtx2 幅
WL1,WL2,WL3 配線層

Claims (10)

  1. 第1基板と、
    第2基板と、
    前記第1基板にある画素電極と、
    前記第1基板にある共通電極と、
    前記第1基板にあり、第1方向に延在する第1信号線と、
    前記第2基板にあり、前記第1方向に延在する第1電極と、
    前記第1電極の上方にあり、前記第1方向に交差する第2方向に延在し、検出回路に電気的に接続された第2電極と、を備え、
    前記第1電極は、前記第2電極と交差し、かつ、前記第1信号線と重畳している、表示装置。
  2. 前記表示装置が動作する期間には、表示画像を形成する表示期間と、入力を検出する検出期間と、が含まれ、
    前記第1電極には、前記表示期間および前記検出期間において、互いに異なる電位が供給される、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記表示期間において、前記第1電極および前記共通電極のそれぞれに同じ電位が供給される、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第2基板は前記第1方向及び前記第2方向に延在した遮光膜を備え、
    前記第1電極は前記遮光膜と重畳し、
    前記第1電極の材料は金属であり、前記第2電極の材料は透明導電材料である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記第2基板は前記第1方向及び前記第2方向に延在した遮光膜を備え、
    前記遮光膜の前記第1方向における幅は、前記第2方向における幅よりも狭く、
    前記第1電極は、金属材料を含む第1導体パターンと、前記第1導体パターンと重畳する部分を含み、かつ、透明導電材料を含む第2導体パターンとを有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記第2基板は前記第1方向及び前記第2方向に延在した遮光膜を備え、
    前記第1電極は、
    前記遮光膜と重畳し、かつ、前記第1方向に沿って延在する複数の第1部分と、
    前記複数の第1部分の間に位置し、前記第1方向に沿って延在する第2部分と、を有し
    前記第1電極の前記第2部分は、透明導電材料を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記第2部分の幅は、前記複数の第1部分のうちの一つの第1方向における幅より狭い、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記第2基板は、
    カラーフィルタ層と、
    前記カラーフィルタ層を覆う有機絶縁層と、
    前記有機絶縁層と前記第1基板の間にあり、前記第1方向及び前記第2方向に延在した前記遮光膜と、を備え、
    前記第1電極は、前記遮光膜と前記第1基板の間にある、請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記第2基板にある絶縁性材料から成るベース基板と、
    前記第1方向に沿って延在する部分を有する第1配線と、
    前記第2基板の前記ベース基板を貫通する貫通電極と、を備え、
    前記第2基板は、前記第1基板と対向する面の反対側にある面に、前記第2電極を有し、
    前記貫通電極は、前記第2電極と前記第1配線を電気的に接続し、
    前記第2電極は、前記貫通電極および前記第1配線を介して前記検出回路に電気的に接続されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記第2基板の前記ベース基板を貫通する複数の前記貫通電極を備え、
    前記第2基板は、表示領域と、前記第2方向において前記表示領域の第1側にある第1非表示領域と、前記第2方向において前記表示領域の第2側にある第2非表示領域と、を有し、
    前記複数の貫通電極は、前記第1非表示領域及び前記第2非表示領域にある、請求項9に記載の表示装置。
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