JP2022170309A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device.
ユーザのタッチ位置を検出するためのタッチセンサが表示パネル内に組み込まれたインセル型の液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置では、液晶表示パネルの画素に共通電圧を供給するための共通電極を複数に分割して、これらの共通電極をタッチセンサ電極としても利用する。画像表示期間において共通電圧が複数の共通電極に供給され、タッチ検出期間においてタッチ検出用のタッチ駆動信号が複数の共通電極に供給される。 An in-cell liquid crystal display device is known in which a touch sensor for detecting a user's touch position is incorporated in the display panel. In this liquid crystal display device, a common electrode for supplying a common voltage to the pixels of the liquid crystal display panel is divided into a plurality of common electrodes, and these common electrodes are also used as touch sensor electrodes. A common voltage is supplied to the multiple common electrodes during the image display period, and a touch drive signal for touch detection is supplied to the multiple common electrodes during the touch detection period.
IPS(In-Plane Switching)モード及びFFS(Fringe Field Switching)モードなどの液晶表示装置では、TFTアレイが配置されたアレイ基板に共通電極が設けられる。そして、アレイ基板上において、共通電極兼用のタッチセンサ電極と集積回路とが配線される。 In liquid crystal display devices such as IPS (In-Plane Switching) mode and FFS (Fringe Field Switching) mode, a common electrode is provided on an array substrate on which a TFT array is arranged. Then, on the array substrate, the touch sensor electrode also serving as a common electrode and the integrated circuit are wired.
一方、VA(Vertical Alignment)モードの液晶表示装置では、カラーフィルタが配置されたカラーフィルタ基板に共通電極が設けられる。よって、共通電極兼用のタッチセンサ電極と集積回路とを配線する場合、液晶層を跨いで2個の基板間を配線する必要がある。 On the other hand, in a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal display device, a common electrode is provided on a color filter substrate on which color filters are arranged. Therefore, when wiring the touch sensor electrode, which also serves as a common electrode, and the integrated circuit, it is necessary to wire between the two substrates across the liquid crystal layer.
本発明は、タッチセンサの配線が容易であり、かつセンサ感度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。 The present invention provides a liquid crystal display device in which wiring of touch sensors is easy and sensor sensitivity can be improved.
本発明の第1態様によると、対向配置された第1及び第2基板と、前記第1及び第2基板間に挟まれた液晶層と、前記第1基板上に設けられた複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極上に設けられた第1絶縁層と、前記複数のセンサ電極に対応するようにして前記第1絶縁層上に設けられ、第1方向に延びる複数の配線と、前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とをそれぞれ接続する複数のコンタクトと、前記複数の配線上に設けられた第2絶縁層と、複数の画素に対応するようにして前記第2絶縁層上に設けられた複数の画素電極と、前記第2基板上に設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極とを具備する液晶表示装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, first and second substrates are arranged to face each other, a liquid crystal layer is sandwiched between the first and second substrates, and a plurality of sensor electrodes are provided on the first substrate. a first insulating layer provided on the plurality of sensor electrodes; a plurality of wirings provided on the first insulating layer so as to correspond to the plurality of sensor electrodes and extending in a first direction; a plurality of contacts respectively connecting the plurality of sensor electrodes and the plurality of wirings; a second insulating layer provided on the plurality of wirings; and a plurality of pixels on the second insulating layer corresponding to each other. A liquid crystal display device is provided, comprising a plurality of provided pixel electrodes, a color filter provided on the second substrate, and a common electrode provided on the color filter.
本発明の第2態様によると、前記第1基板に設けられ、前記複数の配線に接続され、前記複数のセンサ電極の容量変化を検知する検出回路をさらに具備する、第1態様に係る液晶表示装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, the liquid crystal display according to the first aspect further comprises a detection circuit provided on the first substrate, connected to the plurality of wirings, and configured to detect changes in capacitance of the plurality of sensor electrodes. An apparatus is provided.
本発明の第3態様によると、前記第2基板は、バックライト側に配置される、第1又は第2態様に係る液晶表示装置が提供される。 A third aspect of the present invention provides the liquid crystal display device according to the first or second aspect, wherein the second substrate is arranged on the backlight side.
本発明の第4態様によると、前記第2基板に向けて照明光を照射するバックライトをさらに具備する、第3態様に係る液晶表示装置が提供される。 A fourth aspect of the present invention provides the liquid crystal display device according to the third aspect, further comprising a backlight for irradiating illumination light toward the second substrate.
本発明の第5態様によると、前記複数の画素電極と前記複数のセンサ電極とは、補助容量を構成する、第1乃至第4態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。 A fifth aspect of the present invention provides the liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the plurality of pixel electrodes and the plurality of sensor electrodes form auxiliary capacitances.
本発明の第6態様によると、前記液晶層は、垂直配向型である、第1乃至第5態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。 A sixth aspect of the present invention provides the liquid crystal display device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the liquid crystal layer is of a vertical alignment type.
本発明によれば、タッチセンサの配線が容易であり、かつセンサ感度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device in which wiring of a touch sensor is easy and sensor sensitivity can be improved.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions and proportions of each drawing are not necessarily the same as the actual ones. Also, even when the same parts are shown in the drawings, there are cases in which the dimensional relationships and ratios are shown differently. In particular, several embodiments shown below are examples of apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention can be is not specified. In the following description, elements having the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
[1] 液晶表示装置1の構成
本発明の実施形態に係る液晶表示装置1は、2個のガラス基板の間にタッチセンサを内蔵したインセル型である。また、タッチセンサ方式として、タッチ操作に応じた静電容量の変化を検出する投影型静電容量方式を用いている。
[1] Configuration of Liquid
図1は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置1のブロック図である。液晶表示装置1は、液晶表示パネル2、照明装置3、走査線駆動回路4、信号線駆動回路5、共通電極駆動回路6、タッチ検出回路7、電圧生成回路8、及び制御回路9を備える。
FIG. 1 is a block diagram of a liquid
液晶表示パネル2は、複数の画素PXがマトリクス状に配列された画素アレイを備える。液晶表示パネル2には、それぞれがロウ方向に延びる複数の走査線GL1~GLmと、それぞれがカラム方向に延びる複数の信号線SL1~SLnとが配設される。“m”及び“n”はそれぞれ、2以上の整数である。走査線GLと信号線SLとの交差領域には、画素PXが配置される。
The liquid
照明装置(バックライトともいう)3は、液晶表示パネル2の背面に光を照射する面光源である。バックライト3としては、例えば、直下型又はサイドライト型(エッジライト型)のLEDバックライトが用いられる。
A lighting device (also referred to as a backlight) 3 is a surface light source that irradiates the back surface of the liquid
走査線駆動回路(走査線ドライバともいう)4は、複数の走査線GLに電気的に接続される。走査線駆動回路4は、制御回路9から送られる制御信号に基づいて、画素PXに含まれるスイッチング素子をオン/オフするための走査信号を液晶表示パネル2に送る。
A scanning line driving circuit (also referred to as scanning line driver) 4 is electrically connected to a plurality of scanning lines GL. The scanning
信号線駆動回路(信号線ドライバともいう)5は、複数の信号線SLに電気的に接続される。信号線駆動回路5は、制御回路9から制御信号、及び表示データを受ける。信号線駆動回路5は、制御信号に基づいて、表示データに対応する信号(駆動電圧)を液晶表示パネル2に送る。
A signal line driving circuit (also referred to as a signal line driver) 5 is electrically connected to a plurality of signal lines SL. The signal
共通電極駆動回路(共通電極ドライバともいう)6は、共通電圧Vcomを生成し、この共通電圧Vcomを液晶表示パネル2内の共通電極に供給する。
A common electrode driving circuit (also referred to as a common electrode driver) 6 generates a common voltage Vcom and supplies the common voltage Vcom to common electrodes in the liquid
タッチ検出回路7は、液晶表示パネル2に内蔵された複数のセンサ電極(タッチセンサ電極)を駆動する。液晶表示パネル2に内蔵されたセンサ電極の構成については後述する。タッチ検出回路7は、複数のセンサ電極の静電容量の変化を検出するとともに、表示画面のうちユーザがタッチした位置を検出する。
The
電圧生成回路8は、液晶表示装置1の動作に必要な各種電圧を生成して対応する回路に供給する。
The
制御回路9は、液晶表示装置1の動作を統括的に制御する。制御回路9は、外部から画像データDT及び制御信号CNTを受ける。制御回路9は、画像データDTに基づいて、各種制御信号を生成し、これら制御信号を、対応する回路に送る。
The
図2は、液晶表示パネル2に含まれる画素アレイ2Aの回路図である。図2のX方向は、走査線が延びるロウ方向であり、Y方向は、信号線が延びるカラム方向である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
画素PXは、スイッチング素子(アクティブ素子)17、液晶容量(液晶素子)Clc、及び蓄積容量Csを備える。スイッチング素子17としては、例えばTFT(Thin Film Transistor)が用いられ、またnチャネルTFTが用いられる。なお、トランジスタのソース及びドレインは、トランジスタに流れる電流の向きによって変化するが、以下の説明では、トランジスタの接続状態の一例を説明する。しかし、ソース及びドレインが名称通りに固定されるものでないことは勿論である。
The pixel PX includes a switching element (active element) 17, a liquid crystal capacitor (liquid crystal element) Clc, and a storage capacitor Cs. As the
TFT17のソースは、信号線SLに接続され、そのゲートは、走査線GLに接続され、そのドレインは、液晶容量Clcの一方の電極に接続される。液晶素子としての液晶容量Clcは、画素電極と、共通電極と、これらに挟まれた液晶層とにより構成される。液晶容量Clcの他方の電極には、共通電極駆動回路6により共通電圧Vcomが印加される。
The TFT 17 has a source connected to the signal line SL, a gate connected to the scanning line GL, and a drain connected to one electrode of the liquid crystal capacitor Clc. A liquid crystal capacitor Clc as a liquid crystal element is composed of a pixel electrode, a common electrode, and a liquid crystal layer sandwiched therebetween. A common
蓄積容量Csの一方の電極は、液晶容量Clcの一方の電極に接続される。蓄積容量Csの他方の電極には、共通電極駆動回路6により共通電圧Vcomが印加される。蓄積容量Csは、画素電極に生じる電位変動を抑制するとともに、画素電極に印加された駆動電圧を次の信号に対応する駆動電圧が印加されるまでの間保持する機能を有する。蓄積容量Csは、画素電極と、蓄積容量線と、これらに挟まれた絶縁層とにより構成される。蓄積容量Csの他方の電極(蓄積容量線)には、共通電圧Vcomと異なる蓄積容量電圧を印加してもよい。
One electrode of the storage capacitor Cs is connected to one electrode of the liquid crystal capacitor Clc. A common
[2] 液晶表示パネル2の構成
次に、液晶表示パネル2の構成について説明する。図3は、液晶表示パネル2のレイアウト図である。
[2] Configuration of Liquid
液晶表示パネル2は、スイッチング素子(TFT)及び画素電極などが形成されるTFT基板10と、TFT基板10に対向配置されかつカラーフィルタなどが形成されるカラーフィルタ基板(CF基板という)11とを備える。TFT基板10及びCF基板11の各々は、透明かつ絶縁性を有する基板(例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板)から構成される。TFT基板10とCF基板11とは、シール材12を用いて接着される。シール材12によって囲まれた領域が表示領域である。
The liquid
TFT基板10には、マトリクス状に配置された複数のセンサ電極13が設けられる。複数のセンサ電極13は、表示領域を埋め尽くすように配置される。センサ電極13の平面形状は、例えば四角形である。
The
TFT基板10には、それぞれがY方向に延びる複数のセンサ配線TLが設けられる。複数のセンサ配線TLはそれぞれ、複数のセンサ電極13に対応して設けられる。複数のセンサ配線TLはそれぞれ、複数のコンタクト14を介して複数のセンサ電極13に電気的に接続される。
The
TFT基板10には、集積回路(IC:integrated circuit)16が設けられる。集積回路16は、図1に示した走査線駆動回路4、信号線駆動回路5、共通電極駆動回路6、タッチ検出回路7、電圧生成回路8、及び制御回路9を含む。集積回路16は、例えば、タッチセンサ用のドライバと画像表示用のドライバとを統合及び集積化したTDDI(Touch Display Driver Integration)で構成される。複数のセンサ配線TLは、集積回路16まで引き出され、集積回路16(具体的にはタッチ検出回路7)に電気的に接続される。
An integrated circuit (IC) 16 is provided on the
CF基板11には、共通電極15が設けられる。共通電極15は、表示領域全面に平面状に設けられる。共通電極15は、画素PXを駆動するための電極として機能する。
A
図4は、複数の画素PX及び複数のセンサ電極13のレイアウト図である。センサ電極13の面積は、画素PXの面積より大きく、1個のセンサ電極13は、複数の画素PXに重なるように配置される。図4では、簡略化して、4個のセンサ電極13-1~13-4を示している。
FIG. 4 is a layout diagram of a plurality of pixels PX and a plurality of
1個のセンサ電極13は、複数の画素PXに重なるように配置される。図4の例では、1個のセンサ電極13は、18(6×3)個の画素PXと重なる面積を有する。
One
センサ電極13-1~13-4はそれぞれ、コンタクト14-1~14-4を介して、センサ配線TL1~TL4に電気的に接続される。 The sensor electrodes 13-1 to 13-4 are electrically connected to sensor wirings TL1 to TL4 via contacts 14-1 to 14-4, respectively.
画素PXは、スイッチング素子17及び画素電極18を含む。画素アレイには、走査線GL1~GL6と、信号線SL1~SL12とが配設される。
A pixel PX includes a switching
(液晶表示パネル2の断面構造)
図5は、液晶表示パネル2の断面図である。図5には、1個の画素PXに対応する部分を抽出して示している。図5は、1個の画素PXをY方向に沿って切断した断面図である。
(Cross-sectional structure of liquid crystal display panel 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid
液晶表示パネル2は、TFT基板10、CF基板11、及び液晶層20を備える。本実施形態では、TFT基板10及びCF基板11のうちCF基板11がバックライト3に近い側に配置され、バックライト3からの照明光は、CF基板11側から液晶表示パネル2に入射する。
The liquid
液晶層20は、TFT基板10及びCF基板11間に挟持及び充填される。具体的には、液晶層20は、TFT基板10、CF基板11、及びシール材12によって包囲された表示領域内に封入される。シール材12は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFT基板10又はCF基板11に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。
The
液晶層20を構成する液晶材料は、印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の液晶表示パネル2は、例えば、垂直配向(VA:Vertical Alignment)型液晶を用いたVAモードである。液晶層20としては、負の誘電率異方性を有するネガ型(N型)のネマティック液晶が用いられる。液晶層20は、初期状態(電界を印加していない状態)において、垂直配向となる。液晶分子は、無電圧(無電界)時には基板の主面に対してほぼ垂直に配向する。電圧印加(電界印加)時には、液晶分子のダイレクタが水平方向(基板の主面に平行な方向)に向かって傾く。
The liquid crystal material forming the
まず、TFT基板10側の構成について説明する。TFT基板10の液晶層20側には、センサ電極13が設けられる。複数のセンサ電極13のレイアウトは、図3及び図4に示した通りである。
First, the structure of the
センサ電極13上及びTFT基板10上には、絶縁層21が設けられる。
An insulating
絶縁層21上には、X方向に延びるゲート電極GLが設けられる。ゲート電極GLは、走査線として機能する。X方向に並んだ1行分の複数の画素は、1本の走査線に共通接続される。TFT基板10及びゲート電極GL上には、ゲート絶縁膜(絶縁層ともいう)22が設けられる。
A gate electrode GL extending in the X direction is provided on the insulating
ゲート絶縁膜22上には、画素ごとに、半導体層23が設けられる。半導体層23としては、例えばアモルファスシリコンが用いられる。TFT17の種類については特に制限されない。本実施形態では、エッチングストッパー型TFTを例に挙げて説明する。図5は、エッチングストッパー型TFTを示している。エッチングストッパー型TFTでは、半導体層23上に保護膜24(例えばシリコン酸化膜)を形成し、この保護膜24をエッチングストッパーとしてソース電極及びドレイン電極が加工される。
A
半導体層23及びゲート絶縁膜22上には、Y方向において互いに離間したソース電極25及びドレイン電極26が設けられる。なお、ソース電極25と半導体層23との間には、これらの電気的接続を良好にするために、高濃度のn型不純物が導入されたn+型半導体層を設けてもよい。同様に、ドレイン電極26と半導体層23との間には、n+型半導体層を設けてもよい。
A
ゲート絶縁膜22上には、Y方向に延びるセンサ配線TLが設けられる。センサ配線TLは、X方向に隣接する2個の画素の境界部分に配置される。センサ配線TLは、コンタクト14を介してセンサ電極13に電気的に接続される。
A sensor wiring TL extending in the Y direction is provided on the
図示は省略するが、ゲート絶縁膜22上には、Y方向に延びる信号線SLが設けられる。信号線SLは、X方向に隣接する2個の画素の境界部分に配置される。Y方向に並んだ1列分の複数の画素は、1本の信号線SLに共通接続される。ソース電極25は、信号線SLに電気的に接続される。
Although not shown, a signal line SL extending in the Y direction is provided on the
ソース電極25、ドレイン電極26、センサ配線TL、及びゲート絶縁膜22上には、絶縁層27が設けられる。
An insulating
絶縁層27上には、画素電極18が設けられる。画素電極18の面積は、画素PXの面積より若干小さく設定される。画素電極18は、コンタクト28を介してドレイン電極26に電気的に接続される。
A
画素電極18上及び絶縁層27上には、液晶層20の配向を制御する配向膜(図示せず)が設けられる。配向膜は、液晶層20の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。
An alignment film (not shown) for controlling the alignment of the
次に、CF基板11側の構成について説明する。CF基板11の液晶層20側には、カラーフィルタ29が設けられる。カラーフィルタ29は、赤フィルタ29R、緑フィルタ29G、及び青フィルタ29Bを備える。一般的なカラーフィルタは光の三原色である赤(R)、緑(G)、青(B)で構成される。隣接したR、G、Bの三色のセットが表示の単位(画素)となっており、1つの画素中のR、G、Bのいずれか単色の部分はサブピクセル(サブ画素)と呼ばれる最小駆動単位である。TFT17及び画素電極18は、サブピクセルごとに設けられる。本明細書の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。カラーフィルタの配列としては、ストライプ配列、モザイク配列、及びデルタ配列を含む任意の配列を適用可能である。赤フィルタ29R、緑フィルタ29G、及び青フィルタ29Bは、隣接するもの同士で接している。本明細書では、赤フィルタ29R、緑フィルタ29G、及び青フィルタ29Bを特に区別する必要がない場合は、単にカラーフィルタ29と表記する。
Next, the configuration on the
CF基板11の液晶層20側には、遮光層(ブラックマトリクス、ブラックマスクともいう)30が設けられる。ブラックマトリクス30は、画素の境界に配置される。ブラックマトリクス30は、平面視において、TFT17、信号線SL、及びセンサ配線TLを覆うように配置される。ブラックマトリクス30は、例えば、画素を囲むようにして網目状に形成される。ブラックマトリクス30は、画素の境界で発生する不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。
A light shielding layer (also called black matrix or black mask) 30 is provided on the
カラーフィルタ29上には、共通電極15が設けられる。共通電極15は、液晶表示パネル2の表示領域全体に平面状に形成される。
A
共通電極15上には、画素ごとに突起31が設けられる。突起31の平面形状は、例えば円である。突起31は、電圧印加時における液晶層20の配向(すなわち、液晶分子の倒れる方向)を制御する機能を有する。
A
共通電極15及び突起31上には、液晶層20の配向を制御する配向膜(図示せず)が設けられる。配向膜は、液晶層20の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。
An alignment film (not shown) for controlling the alignment of the
TFT基板10の液晶層20と反対側には、偏光板32が設けられる。CF基板11の液晶層20と反対側には、偏光板33が設けられる。偏光板32、33は、例えば円偏光板で構成される。円偏光板は、位相差板、及び直線偏光子が積層されて構成される。位相差板は、1/4波長板(λ/4板)で構成される。λは、波長を意味する。位相差板の遅相軸は、直線偏光子の透過軸に対して略45度に設定される。液晶表示パネル2は、例えばノーマリーブラックモードである。この場合、偏光板32の透過軸は、偏光板33の透過軸と略直交するように設定される。
A
(材料の例示)
ゲート電極GL、ソース電極25、ドレイン電極26、信号線SL、センサ配線TL、コンタクト14としては、例えば、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、及びタングステン(W)のいずれか、又はこれらの1種類以上を含む合金等が用いられる。
(Examples of materials)
As the gate electrode GL, the
画素電極18、コンタクト28、共通電極15、及びセンサ電極13は、透明な導電材料で構成され、例えばITO(インジウム錫酸化物)が用いられる。
The
絶縁層21、ゲート絶縁膜22、及び絶縁層27としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えばシリコン窒化物(SiN)が用いられる。
As the insulating
[3] 動作
上記のように構成された液晶表示装置1の動作について説明する。
[3] Operation The operation of the liquid
バックライト3は、液晶表示パネル2に向けて照明光を出射する。バックライト3の照明光は、液晶表示パネル2のCF基板11側から液晶表示パネル2に入射し、液晶層20を透過する。
The
共通電極15には、共通電極駆動回路6により共通電圧Vcomが印加される。共通電圧Vcomは、例えば0Vである。オフ状態とは、液晶層20に電界が印加されない状態であり、画素電極18には、共通電極15と同じ共通電圧Vcomが印加される。オン状態とは、液晶層20に電界が印加された状態であり、画素電極18には、正電圧が印加される。正電圧は、液晶層の閾値電圧以上の電圧である。なお、実際には、画素電極18及び共通電極15間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動(交流駆動)が行われる。反転駆動を行うことで、液晶が劣化するのを抑制することができる。反転駆動の周期は任意に設定可能である。
A common voltage Vcom is applied to the
オフ状態において、液晶分子は、初期状態に設定され、すなわち、液晶分子の長軸は、垂直方向を向いている。液晶表示パネル2に入射した光は、偏光板32を透過した後、円偏光となり、液晶層20に入射する。液晶層20に入射した光は、液晶層20において複屈折作用をほとんど受けず、円偏光の状態を保持したまま液晶層20を透過する。液晶層20を透過した光は、偏光板33に入射する。偏光板33に入射した光は、偏光板33を透過することができず、すなわち、液晶表示パネル2は、黒表示となる(すなわち、ノーマリーブラックモード)。
In the off-state, the liquid crystal molecules are set to the initial state, ie the long axes of the liquid crystal molecules are oriented vertically. Light incident on the liquid
オン状態において、液晶分子は、水平配向しており、すなわち、液晶分子の長軸は、おおよそ水平方向を向いている。液晶表示パネル2に入射した光は、偏光板32を透過した後、円偏光となり、液晶層20に入射する。液晶層20に入射した光は、液晶層20の複屈折作用により偏光状態が変化する。よって、液晶層20を透過した光は、その一部が偏光板33を透過し、すなわち、液晶表示パネル2は、白表示又はカラー表示となる。
In the ON state, the liquid crystal molecules are horizontally oriented, ie, the long axes of the liquid crystal molecules are oriented approximately horizontally. Light incident on the liquid
次に、タッチセンサの動作について説明する。タッチセンサは、例えば自己容量方式である。 Next, operation of the touch sensor will be described. The touch sensor is, for example, self-capacitance.
タッチ検出回路7は、複数のセンサ配線TLにセンサ駆動電圧を印加する。これにより、複数のセンサ電極13にセンサ駆動電圧が印加され、複数のセンサ電極13によりタッチセンシングが行われる。複数のセンサ電極13でのセンシング結果に応じたセンサ信号は、複数のセンサ配線TLを介してタッチ検出回路7に送られる。
The
ユーザの指やタッチペンなどの検知対象物が液晶表示パネル2の表示画面に触れると、センサ電極13と検知対象物との間に静電容量が発生し、この静電容量に基づいてセンサ電極13の寄生容量が増加する。この場合、センサ電極13にセンサ駆動電圧を供給するときの電流が増加する。タッチ検出回路7は、この電流の変動量に基づいて、タッチ位置を検出する。複数のセンサ電極13は、表示領域にマトリクス状に配置されている。よって、タッチ検出回路7は、表示画面のうちユーザによってタッチされた位置を検出することができる。
When an object to be detected such as a user's finger or a touch pen touches the display screen of the liquid
静電容量方式のタッチセンサにおけるセンサ感度は、ユーザの指やタッチペンなどの検知対象物とセンサ(センサ電極)との距離に応じて決まる。本実施形態では、センサ電極13がTFT基板10に設けられ、さらにTFT基板10を表示画面側に配置している。これにより、センサ感度を向上させることができる。
The sensor sensitivity of the capacitive touch sensor is determined according to the distance between the sensor (sensor electrode) and an object to be sensed, such as a user's finger or touch pen. In this embodiment, the
本実施形態では、複数のセンサ電極13は、蓄積容量電極としての機能も有する。すなわち、センサ電極13と、画素電極18と、これらに挟まれた絶縁層とは、蓄積容量Csを構成する。よって、本実施形態では、蓄積容量を形成するための蓄積容量線は、新たに設ける必要がない。
In this embodiment, the
[4] 実施形態の効果
本実施形態によれば、複数のセンサ電極13、複数のセンサ配線TL、及び集積回路16(タッチ検出回路7を含む)が全てTFT基板10に設けられる。よって、複数のセンサ電極13と集積回路16との配線が容易となる。
[4] Effect of the Embodiment According to the present embodiment, the plurality of
また、タッチセンサの配線を液晶層を跨いで配線する必要がない。よって、センサ配線TLを短くできる。これにより、センサ感度を向上させることができる。 Moreover, it is not necessary to wire the wiring of the touch sensor across the liquid crystal layer. Therefore, the sensor wiring TL can be shortened. Thereby, sensor sensitivity can be improved.
また、CF基板11は、バックライト3側に配置され、TFT基板10は、表示画面側、すなわち、ユーザがタッチする面に近い側に配置される。そして、センサ電極13は、ユーザがタッチする側のTFT基板10に設けられる。よって、検出対象のより近くにセンサ電極13を配置することができる。これにより、タッチセンサの感度を向上させることができる。
The
共通電極を複数に分割してセンサ電極として用いる技術がある。この場合は、画像表示装置と、タッチセンサ動作とを例えば時分割で行う必要がある。これに対し、本実施形態では、センサ電極13と共通電極15とは個別に配置される。これにより、センサ電極13の面積及び形状を自由に設計することができる。また、タッチセンサ動作を簡単に制御することができる。
There is a technique in which a common electrode is divided into a plurality of parts and used as sensor electrodes. In this case, it is necessary to operate the image display device and the touch sensor in a time-sharing manner, for example. In contrast, in this embodiment, the
上記実施形態では、タッチセンサとして自己容量方式を用いる場合について説明したが、相互容量方式を用いて複数のセンサ電極13を駆動してもよい。
In the above embodiment, the case of using the self-capacitance method as the touch sensor has been described, but the plurality of
上記各実施形態では、液晶モードとしてVAモードを例に挙げて説明している。液晶モードは、TN(Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、又はSTN(Super Twisted Nematic)モードなどでもよい。 In each of the embodiments described above, the VA mode is taken as an example of the liquid crystal mode. The liquid crystal mode may be a TN (Twisted Nematic) mode, an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, or the like.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Further, each embodiment may be implemented in combination as appropriate, in which case the combined effect can be obtained. Furthermore, various inventions are included in the above embodiments, and various inventions can be extracted by combinations selected from a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, if the problem can be solved and effects can be obtained, the configuration with the constituent elements deleted can be extracted as an invention.
1…液晶表示装置、2…液晶表示パネル、2A…画素アレイ、3…照明装置、4…走査線駆動回路、5…信号線駆動回路、6…共通電極駆動回路、7…タッチ検出回路、8…電圧生成回路、9…制御回路、10…TFT基板、11…CF基板、12…シール材、13…センサ電極、14…コンタクト、15…共通電極、16…集積回路、17…スイッチング素子、18…画素電極、20…液晶層、21…絶縁層、22…ゲート絶縁膜、23…半導体層、24…保護膜、25…ソース電極、26…ドレイン電極、27…絶縁層、28…コンタクト、29…カラーフィルタ、30…遮光層、31…突起、32,33…偏光板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1及び第2基板間に挟まれた液晶層と、
前記第1基板上に設けられた複数のセンサ電極と、
前記複数のセンサ電極上に設けられた第1絶縁層と、
前記複数のセンサ電極に対応するようにして前記第1絶縁層上に設けられ、第1方向に延びる複数の配線と、
前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とをそれぞれ接続する複数のコンタクトと、
前記複数の配線上に設けられた第2絶縁層と、
複数の画素に対応するようにして前記第2絶縁層上に設けられた複数の画素電極と、
前記第2基板上に設けられたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、
を具備する液晶表示装置。 first and second substrates arranged to face each other;
a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates;
a plurality of sensor electrodes provided on the first substrate;
a first insulating layer provided on the plurality of sensor electrodes;
a plurality of wires provided on the first insulating layer so as to correspond to the plurality of sensor electrodes and extending in a first direction;
a plurality of contacts respectively connecting the plurality of sensor electrodes and the plurality of wirings;
a second insulating layer provided on the plurality of wirings;
a plurality of pixel electrodes provided on the second insulating layer so as to correspond to a plurality of pixels;
a color filter provided on the second substrate;
a common electrode provided on the color filter;
A liquid crystal display device comprising:
請求項1に記載の液晶表示装置。 2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a detection circuit provided on said first substrate, connected to said plurality of wirings, and detecting a change in capacitance of said plurality of sensor electrodes.
請求項1又は2に記載の液晶表示装置。 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second substrate is arranged on the backlight side.
請求項3に記載の液晶表示装置。 4. The liquid crystal display device according to claim 3, further comprising a backlight that irradiates illumination light toward the second substrate.
請求項1乃至4の何れか1項に記載の液晶表示装置。 5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of pixel electrodes and the plurality of sensor electrodes constitute auxiliary capacitors.
請求項1乃至5の何れか1項に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid crystal layer is of a vertical alignment type.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021076361A JP2022170309A (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Liquid crystal display device |
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2021
- 2021-04-28 JP JP2021076361A patent/JP2022170309A/en active Pending
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