JP5638688B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、インセル型のタッチパネルを内蔵した液晶表示装置に関する。

従来、画面上の押下位置を検出する機能を備えた、タッチパネル付き表示装置が実現されている。かつては、表示装置の表示面に膜状のタッチパネルを貼り付けることによって、タッチパネル付き表示装置を構成することが一般的であった。しかし最近では、表示装置を構成する表示パネル内に、画面上の押下位置を検出するために必要な配線等を作りこんだ、いわゆるインセル型のタッチパネルを備えた表示装置の開発が盛んになっている。その中でも、多点検出が可能であったり、指に限らずペンなどの人工物の押下も検出可能な、いわゆる静電投影型のタッチパネルを内蔵した表示装置が注目されている。

インセル型タッチパネルを従来の液晶表示装置に形成する場合、次のような構造を取ることが一般的である。すなわち、まず液晶表示装置はＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを備えており、ＴＦＴ基板には画素電極が、そしてカラーフィルタ基板には画素電極に対向するコモン電極がそれぞれ形成されている。コモン電極は、ベタ形状であり、カラーフィルタ基板の表面に一様に形成される。すなわち、各画素電極に対して共通の１つのコモン電極が存在する。ＴＦＴ基板上には、タッチパネルを構成する駆動電極および受信電極（以下、まとめて検出用電極と記載）が形成されている。これらの電極間の結合容量の変化を検出することによって、表示面の押下位置を検出する。

しかし、このような構成では、高精度の座標検出が出来ない問題があった。理由は次の通りである。表示用の対向電極と、検出用電極との間の距離は、３〜４μｍしかないので、これらの電極間の結合容量は非常に大きい。一方、表示面を押下した際の指と、検出用電極との間の距離は数ｍｍもあるので、指と検出用電極との間の結合容量は非常に小さい。これにより、指が表示面を押下した際における、駆動電極と受信電極との間の結合容量の変化量が、対向電極と検出用電極との間の結合容量に埋もれてしまう。したがって、当該変化量を検出する際のＳＮ比が小さくなってしまうので、高精度の座標検出ができなかった。

そこで従来、インセル型のタッチパネルを、ベタ形状の対向電極を有しない液晶表示装置内に設ける技術が提案されている。その具体例は、たとえば特許文献１および２に開示されている。

特許文献１には、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置にタッチパネルを内蔵させる技術が開示されている。この技術では、ＩＰＳ方式に基づく一対の櫛歯電極の一方を、タッチパネルの駆動電極または受信電極として利用する（特許文献１の図１０５および図１０６参照）。

特許文献２には、画素内の容量成分を形成する電極（コモン電極または下部電極）を、Ｘ方向の共通電圧ラインまたはＹ方向の共通電圧ラインに接続することによって、これらの電極をタッチパネルの駆動電極または受信電極として利用する技術が開示されている。コモン電極および下部電極は、いずれも櫛歯形状である。各共通電圧ラインの途中には断線部があり、この断線部によって、駆動電極同士の電気的絶縁および受信電極同士の電気的絶縁を実現する。よって、断線部の位置に応じた形状の駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックを形成できる。

米国公開特許公報「ＵＳ２００８／００６２１３９Ａ１（２００８年３月１３日公開）」 米国公開特許公報「ＵＳ２０１０／０００１９７３Ａ１（２０１０年１月７日公開）」

しかし、特許文献１および２の技術では、駆動電極と受信電極との間の電位分布が、画像の表示有無によって変化する。そして、この変化に対応するため、検出信号を補正する技術が必要になる問題が生じる。この問題について、図９を参照して以下に説明する。

図９の（ａ）は、従来技術における画素内の電極構造を示す図である。図９の（ｂ）は、画像表示を行う際における駆動電極と受信電極との間に生じる電気力線の様子を示す図である。図９の（ｃ）は、画像表示を行わない際における駆動電極と受信電極との間に生じる電気力線の様子を示す図である。図９の（ａ）におけるＡ−Ｂ断面が、図９の（ｂ）または図９の（ｃ）に相当する。

図９の（ａ）に示すように、従来技術の液晶表示装置におけるある画素内には、櫛歯状の画素電極１００ａと共通電極１０２ａとが同一平面内に形成されている。また、この画素の隣に位置する画素内には、櫛歯状の画素電極１００ｂと共通電極１０２ｂとが同様に同一平面内に形成されている。すなわち、画素電極１００ａ、画素電極１００ｂ、共通電極１０２ａ、および共通電極１０２ｂの全てが、同一平面内に存在する。

ここで、従来技術では、共通電極１０２ａをタッチパネルの駆動電極として用い、一方、共通電極１０２ｂをタッチパネルの受信電極として用いる。以下、共通電極１０２ａを駆動電極１０２ａと記載し、共通電極１０２ｂを受信電極１０２ｂと記載する。

画像を表示する際、画素電極１００ａおよび画素電極１００ｂには、０Ｖ〜５Ｖの電圧が印加される。この値は、液晶の材料および表示の内容に応じて異なる。図９の（ａ）に示すように、画素電極１００ａに印加される電圧をＶ１とし、画素電極１００ｂに印加される電圧をＶ２とする。

表示面における押下検出時、駆動電極１０２ａには３Ｖ〜５Ｖの駆動電圧が印加される。一方、受信電極１０２ｂには電圧は印加されない。受信電極１０２ｂに印加される電圧をＶ３とし、受信電極１０２ｂに印加される電圧をＶ４とする。

図９の（ｂ）に示すように、タッチセンシングのために、Ｖ３＝３ＶかつＶ４＝０Ｖとすると、駆動電極１０２ａと受信電極１０２ｂとの間に電気力線１０４が生じる。ここで、表示面１０６を指がタッチする際、電気力線１０４における範囲１０８内の部分がセンシングに寄与する。図９の（ｂ）では、画像表示のために、Ｖ１＝３Ｖとしている。このとき、Ｖ１＝Ｖ３＝３Ｖであるため、画素電極１００ａと駆動電極１０２ａとの間には電気力線は全く生じない。

一方、図９の（ｃ）に示すように、画像表示を行わない場合、Ｖ１＝０Ｖとなる。ここで、駆動電極１０２ａは、受信電極１０２ｂよりも画素電極１００ａの方により近い位置に配置されている。これにより、駆動電極１０２ａと画素電極１００ａとの間に、電気力線１１０が生じる。この結果、範囲１０８に含まれる電気力線１１０の本数が、図９の（ｂ）に示す例に比べて少なくなる。

以上のように、従来技術では、画像表示の有無に応じて画素電極の電位が変動する。そして、この電位変動が原因となって、駆動電極１０２ａと受信電極１０２ｂとの間の電位分布が、画像表示の有無によって変化してしまう。これにより、センシングに寄与する電気力線が増減するので、押下検出時の信号も画像表示の有無によって増減する。そのため、押下検出時の検出信号を、表示画像に応じて補正する技術が必要になってしまう。

また、特許文献２の技術では、共通電圧ラインの途中に断線部を設ける必要がある。したがって、電極ブロックの形状に一定の制約が生じてしまう。すなわち、ブロック形成の際の融通性が低い。

本発明は上記の課題を解決するために為された。そしてその目的は、押下検出時の検出信号の補正を必要とせず、かつ、駆動電極および受信電極をより柔軟にブロック化することができる、インセル型のタッチパネルを内蔵した液晶表示装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、前記の課題を解決するために、
マトリックス状に配置された表示用の複数の画素と、
前記画素ごとに形成され、櫛歯状の領域を有する画素電極と、
前記画素ごとに形成され、前記画素電極と絶縁物層を介して対向する板状のコモン電極と、
複数の駆動用ラインと、
前記複数の駆動用ラインに直交して設けられた、複数の受信用ラインとを備えており、
各前記コモン電極は、いずれかの前記駆動用ラインまたはいずれかの前記受信用ラインに接続されていることを特徴としている。

前記の構成によれば、画素ごとに独立して形成される、板状のコモン電極は、いずれかの駆動用ラインまたはいずれかの受信用ラインに接続される。駆動用ラインに接続されたコモン電極は、タッチパネルの駆動電極として機能する。一方、受信用ラインに接続されたコモン電極は、タッチパネルの受信電極として機能する。このようにして、インセル型のタッチパネルが本発明の一態様に係る液晶表示装置の内部において実現される。

駆動電極および受信電極は、いずれも、板状の電極であり、櫛歯状の電極ではない。また、駆動電極および受信電極は、いずれも、画素電極とは異なる平面上に配置されている。したがって、画像表示の有無に応じて画素電極の電位が変動したとしても、駆動電極と受信電極との間に生ずる電気力線を増減させることはない。これにより、表示面に対して同じ押下が為された場合、画像表示の有無に関わらず、検出信号は全く同じになる。そのため、検出信号に対して画像表示に有無に応じた補正を施す必要は生じない。

また、各コモン電極が駆動電極または受信電極のいずれとして機能するかは、当該コモン電極が駆動用ラインまたは受信用ラインのいずれに接続されるかによって決定される。したがって、あるまとまった数のコモン電極からなるブロックを構成したければ、それらのコモン電極をいずれも駆動用ラインに接続するだけでよい。すなわち、複数のコモン電極をブロック化するために、駆動用ラインおよび受信用ラインを互いに電気的に繋げたり、駆動用ラインおよび受信用ラインの任意の位置に断線部を設けたりする必要が無い。したがって、本発明の一態様に係る液晶表示装置は、任意の形状および大きさの駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックを柔軟に構成することを実現する。

以上のように、本発明の一態様に係る液晶表示装置は、押下検出時の検出信号の補正を必要とせず、かつ、駆動電極および受信電極をより柔軟にブロック化することができる。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、押下検出時の検出信号の補正を必要とせず、かつ、駆動電極および受信電極をより柔軟にブロック化することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面を概略的に示す図面である。 ４行分のコモン電極を１つの駆動電極ブロックとして機能させると共に、１２行分のコモン電極を１つの受信電極ブロックとして機能させる構成の液晶表示装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の表示面における指の押下を検出する等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の表示面における指の押下を検出する際の原理を示す図である。 （ａ）は、従来技術に係る液晶表示装置において発生する電気力線を示す図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置において発生する電気力線を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックの各種パターンを示す図である。 液晶表示装置１の内部に設置される、駆動電極によって構成される静電スイッチを表す図である。 （ａ）は、従来技術における画素内の電極構造を示す図であり、（ｂ）は、画像表示を行う際における駆動電極と受信電極との間に生じる電気力線の様子を示す図であり、（ｃ）は、画像表示を行わない際における駆動電極と受信電極との間に生じる電気力線の様子を示す図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して以下に説明する。

（液晶表示装置１の構成）
まず、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１の構成を概略的に示す図面である。図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１の断面を概略的に示す図面である。

図２に示すように、液晶表示装置１は、一対の透明基板２，４と、これらに挟まれた液晶層６とを少なくとも備えている。一対の透明基板２，４のうち、一方はＴＦＴ基板２であり、もう一方はカラーフィルタ基板４である。詳しくは後述するが、ＴＦＴ基板２には画素電極およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）などによって構成される画素回路が形成されている。一方、カラーフィルタ基板４にはカラー表示に必要な３色のカラーフィルタ（赤、青、および緑）が形成されている。

液晶表示装置１は、マトリックス状に配置される複数の表示用の画素を備えている。具体的には、Ｎ行（Ｎは２以上の整数）×Ｍ列（Ｍは２以上の整数）の画素群である。各画素は、さらに、３つのサブ画素によって構成されている。したがって、液晶表示装置１は、Ｎ行×Ｍ行×３個のサブ画素を備えている。各サブ画素は、赤色、緑色、または青色のいずれかの原色を表示する。これらの３種類のサブ画素を用いることによって、液晶表示装置１は、所望のカラー画像を表示する。

なお、「画素」および「サブ画素」の表記は、あくまで便宜上のものに過ぎない。すなわち、本実施形態において「サブ画素」と表記した部材を、それぞれ「画素」と表記した構成であっても、当然に本発明の技術的範囲に含まれる。

液晶表示装置１は、互いに直交する複数のゲートバスライン１０およびデータバスライン１２を備えている。各ゲートバスライン１０および各データバスライン１２は、いずれも、ＴＦＴ基板２に形成されている。本実施形態では、ゲートバスライン１０の本数は画素群の行数と等しいＮ本である。また、データバスライン１２の数は、サブ画素群の列数と等しい３×Ｍ本である。各サブ画素は、いずれかのゲートバスライン１０といずれかのデータバスライン１２との交点に対応して設けられている。

各サブ画素は、少なくとも、ＴＦＴ１８、画素電極２０、およびコモン電極２４を備えている。これらはいずれも、ＴＦＴ基板２に形成されている。ＴＦＴ１８のゲートには、ゲートバスライン１０が接続される。一方、ＴＦＴ１８のソースにはデータバスライン１２が接続される。また、ＴＦＴ１８のドレインには、画素電極２０が接続される。

図２に示すように、コモン電極２４は、透明基板３０における液晶層６側の表面に形成されている。各コモン電極２４は、画素ごとに、より正確には、画素を構成するサブ画素ごとに設けられている。ＴＦＴ基板２においては、これらの各コモン電極２４を覆うようにして絶縁物層３２が形成されている。さらに、絶縁物層３２上における各コモン電極２４に対向する位置に、画素電極２０が形成されている。

各画素電極２０には、図１に示すように、細長い形状のスリット２２が、複数、互いに横並びになって形成されている。これにより、画素電極２０において、細長い形状の電極が、複数、スリット２２を介して互いに横並びに形成されている。すなわち画素電極２０は、いわゆる櫛歯状の領域を有する電極である。一方、コモン電極２４は、画素電極２０とは異なり板状である。すなわち、液晶表示装置１では、画素電極２０とコモン電極２４とが、画素内においてＡＦＦＳ（Advanced Fringe Field Switching）方式に対応した構造を取っている。したがって、画素の開口率を高めると共に、液晶表示装置１の視野角を十分広くすることができる。

画素電極２０およびコモン電極２４は、いずれも、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明の導電材料によって形成されている。

図２に示すように、カラーフィルタ基板４は、透明基板３４、赤色を表示するためのカラーフィルタ３６ｒ、緑色を表示するためのカラーフィルタ３６ｇ、および青色カラーフィルタ３６ｂによって構成されている。これらのカラーフィルタ３６ｒ〜３６ｇは、いずれも、透明基板３４における液晶層６側の表面に形成されている。これらのカラーフィルタ３６ｒ〜３６ｇを備えていることによって、液晶表示装置１は、３原色のカラー画像を表示することができる。

本明細書において、各部材番号に付与される文字「ｎ」は、１以上Ｎ以下の整数を意味する。また、各部材番号に付与される文字「ｍ」は１以上Ｍ以下の任意の整数を意味する。同様に、「ｒ」は赤色、「ｇ」は緑色、「ｂ」は青色をそれぞれ意味する。たとえば、ゲートバスライン１０ｎは、ｎ本目のゲートバスライン１０を表す。また、データバスライン１２ｂ（ｍ）は、ｍ列目の画素を構成する緑色サブ画素に対応するデータバスライン１２を表す。また、画素電極２０ｇ（ｍ，ｎ）は、ｎ行ｍ列の画素を構成する青色サブ画素が有する画素電極２０を表す。その他の部材についても、同様の規則が適用される。

（ＣＳＹライン１４およびＣＳＸライン１６）
図１に示すように、液晶表示装置１は、互いに直交する複数のＣＳＹライン１４（駆動用ライン）および複数のＣＳＸライン１６（受信用ライン）を備えている。本実施形態では、各ＣＳＹライン１４は各ゲートバスライン１０と平行に配置されている。一方、各ＣＳＸライン１６は各データバスライン１２と平行に配置されている。しかし、これに限らず、各ＣＳＹライン１４が各データバスライン１２と平行に配置され、かつ、各ＣＳＸライン１６が各ゲートバスライン１０と平行に配置されていてもよい。

本実施形態では、ＣＳＹライン１４の本数はゲートバスライン１０の本数に等しく、一方、ＣＳＸライン１６の本数はデータバスライン１２の本数に等しい。

（駆動電極および受信電極）
液晶表示装置１では、各コモン電極２４は、いずれかのＣＳＹライン１４またはいずれかのＣＳＸライン１６に、接続ライン２６を通じて接続されている。ＣＳＹライン１４に接続されたコモン電極２４は、タッチパネルの駆動電極として機能し、一方、ＣＳＸライン１６に接続されたコモン電極２４は、タッチパネルの受信電極として機能する。図２には、コモン電極２４が、接続ライン２６を通じてＣＳＸライン１６に接続されている様子を示している。

液晶表示装置１は、さらに、図示しないセンシング駆動回路を備えている。このセンシング駆動回路は、全ＣＳＹライン１４に接続されており、各ＣＳＹライン１４にセンシング用の駆動信号を出力する。ここでいうセンシングとは、液晶表示装置１の表示面（センサー面）における押下位置の検出処理を意図している。

液晶表示装置１は、さらに、図示しないセンシング検出回路を備えている。このセンシング検出回路は、全ＣＳＸライン１６に接続されており、各ＣＳＸライン１６から送られてきた検出信号を受信する。そして、受信した検出信号を解析することによって、センサー面における押下位置の座標を算出する。

（コモン電極２４の接続パターン）
図１に示すように、１行分の全画素において、ＣＳＹライン１４にコモン電極２４が接続する画素と、ＣＳＸライン１６にコモン電極２４が接続する画素とが、交互に入れ替わっている。より具体的には、１行分の全サブ画素において、ＣＳＹライン１４にコモン電極２４が接続するサブ画素と、ＣＳＸライン１６にコモン電極２４が接続するサブ画素とが、１つの画素を構成する３つのサブ画素（Ｒサブ画素、Ｇサブ画素、およびＢサブ画素）ごとに入れ替わっている。たとえば、Ｒサブ画素２０ｒ（ｍ，ｎ）、Ｇサブ画素２０ｇ（ｍ，ｎ）、およびＢサブ画素ｂ（ｍ，ｎ）内のコモン電極２４は、いずれも、ＣＳＹライン１４（ｎ）に接続されている。一方、Ｒサブ画素２０ｒ（ｍ＋１，ｎ）、Ｇサブ画素２０ｇ（ｍ＋１，ｎ）、およびＢサブ画素２０ｂ（ｍ＋１，ｎ）内のコモン電極２４は、いずれも、ＣＳＸライン１６（ｍ＋１）に接続されている。

また、図１には図示していないが、同じ行におけるさらに次の画素を構成するＲサブ画素２０ｒ（ｍ＋２，ｎ）、Ｇサブ画素２０ｇ（ｍ＋２，ｎ）、およびＢサブ画素２０ｂ（ｍ＋２，ｎ）内のコモン電極２４は、いずれも、ＣＳＸライン１４（ｎ）に接続されている。

なお、１列分の全画素においても、ＣＳＹライン１４にコモン電極２４が接続する画素と、ＣＳＸライン１６にコモン電極２４が接続する画素とが、交互に入れ替わっている。より具体的には、１列分の全サブ画素において、ＣＳＹライン１４にコモン電極２４が接続するサブ画素と、ＣＳＸライン１６にコモン電極２４が接続するサブ画素とが、１つのサブ画素ごとに入れ替わっている。たとえば、Ｒサブ画素２０ｒ（ｍ，ｎ）はＣＳＹライン１４（ｎ）に接続されているが、同じ列における次のＲサブ画素２０ｒ（ｍ，ｎ＋１）は、ＣＳＸライン１６ｒ（ｍ）に接続されている。同様に、Ｇサブ画素２０ｇ（ｍ，ｎ）はＣＳＹライン１４（ｎ）に接続されているが、同じ列における次のＧサブ画素２０ｇ（ｍ，ｎ＋１）は、ＣＳＸライン１６ｒ（ｍ）に接続されている。

また、図１には図示していないが、第ｍ列におけるさらに次のＲサブ画素２０ｒ（ｍ，ｎ＋２）は、ＣＳＹライン１４（ｍ＋２）に接続されている。同様に、第ｍ列における次のＧサブ画素２０ｇ（ｍ，ｎ＋２）は、ＣＳＹライン１４（ｍ＋２）に接続されている。

（駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックの形成）
液晶表示装置１では、連続して配置される複数のＣＳＹライン１４を束にして、１つの共通駆動用ラインに接続することによって、これらの束にしたＣＳＹライン１４に接続されるコモン電極２４を、１つの駆動電極ブロックとして機能させることができる。一方、連続して配置される複数のＣＳＸライン１６を束にして、１つの共通受信用ラインに接続することによって、これら束にしたＣＳＸライン１６に接続されるコモン電極２４を、１つの受信電極ブロックとして機能させることができる。

具体例を図３に示す。図３は、４行分のコモン電極２４を１つの駆動電極ブロックとして機能させると共に、１２行分のコモン電極２４を１つの受信電極ブロックとして機能させる構成の液晶表示装置１を示す図である。

図３の例では、４行分のＣＳＹライン１４ごとに、１つの共通駆動用ラインに接続されている。たとえば、４本のＣＳＹライン１４（ｎ）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋３）が、最初の共通駆動用ラインに接続されている。したがって、この共通駆動用ラインに対して駆動用の信号を出力すれば、ＣＳＹライン１４（ｎ）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋３）に対して同じ信号が同時に出力される結果となる。これにより、ＣＳＹライン１４（ｎ）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋３）に接続されたコモン電極２４は、同じタイミングで駆動される第１の駆動電極ブロックとして機能することになる。

また、図３の例では、次の四本のＣＳＹライン１４（ｎ＋４）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋７）が、次の共通駆動用ラインに接続されている。したがって、この共通駆動用ラインに対して駆動用の信号を出力すれば、ＣＳＹライン１４（ｎ＋４）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋７）に対して同じ信号が同時に出力される結果となる。これにより、ＣＳＹライン１４（ｎ＋４）〜ＣＳＹライン１４（ｎ＋７）に接続されたコモン電極２４は、同じタイミングで駆動される第２の駆動電極ブロックとして機能することになる。

一方、図３の例では、各ＣＳＸライン１６が、１２行分（３×４画素分）のＣＳＸライン１６ごとに、１つの共通受信用ラインに接続されている。たとえば、１２本のＣＳＸライン１６ｒ（ｍ）〜ＣＳＸライン１６ｂ（ｍ＋３）が、最初の共通受信用ラインに接続されている。したがって、ＣＳＸライン１６ｒ（ｍ）〜ＣＳＸライン１６ｇ（ｎ＋３）のいずれかに接続された各コモン電極２４（受信電極）がセンシングした結果として生じた受信信号は、最終的に、この共通受信用ラインに伝えられる。これにより、ＣＳＸライン１６（ｎ）〜ＣＳＸライン１６（ｎ＋３）のいずれかに接続された各コモン電極２４は、同じタイミングでセンシングされる第１の受信電極ブロックとして機能することになる。

また、図３の例では、次の四本のＣＳＸライン１６ｒ（ｍ＋４）〜ＣＳＸライン１６ｂ（ｍ＋７）が、次の共通受信用ラインに接続されている。したがって、ＣＳＸライン１６ｒ（ｍ＋４）〜ＣＳＸライン１６ｇ（ｍ＋７）のいずれかに接続された各コモン電極２４（受信電極）がセンシングした結果として生じた受信信号は、最終的に、この共通受信用ラインに伝えられる。これにより、ＣＳＸライン１６（ｎ）〜ＣＳＸライン１６（ｎ＋３）のいずれかに接続された各コモン電極２４は、同じタイミングでセンシングされる第１の受信電極ブロックとして機能することになる。

したがって、図３の例では、４個×１２個分の画素ブロックの大きさに相当する駆動電極および受信電極が、センサー面に配置されることになる。なお、これはあくまで一例であり、束にするＣＳＸライン１６およびＣＳＹライン１４の本数に何ら制限は無い。用途に応じて、束にする所定の本数を適宜決めればよい。これにより、所望の大きさの駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックを形成することができる。なお、各ブロックの幅が、センサー面をタッチする指の大きさの半分ほどの面積（およそ４〜５ｍｍ）になるようにすれば、指の検出効率を最も高めることができる。

なお、図３の例において、コモン電極２４ごとのＣＳＸライン１６またはＣＳＹライン１４への接続パターンは、図１に示す接続パターンと同様である。

（等価回路）
図４は、液晶表示装置１の表示面における指８の押下を検出する等価回路を示す図である。液晶表示装置１では、図４に示すように、ＣＳＹライン１４に接続されたコモン電極２４（駆動電極）と、ＣＳＸライン１６に接続されたコモン電極２４（受信電極）との間における容量の変化を検知できるようになる。

図４の例では、駆動電極と受信電極とが互いに隣接しているが、必ずしもこれに限られない。すなわち、グループ化されたＣＳＹ１４のいずれかに接続されたブロック状の複数のコモン電極２４（駆動電極ブロック）と、グループ化されたＣＳＸ１６のいずれかに接続された複数のコモン電極２４（受信電極ブロック）との間の容量の変化についても、同様の原理で検知することができる。

（検出原理）
図５は、液晶表示装置１の表示面における指８の押下を検出する際の原理を示す図である。図５の（ａ）に示すように、駆動電極４０ａと受信電極４０ｂとの間には、一定の容量Ｃｔｒが存在すると共に、電気力線４２が形成されている。ここで、図５の（ｂ）に示すように、指８が表示面に近づくと、指８によって電気力線４２が部分的に遮られる。これにより、指８と駆動電極４０ａとの間に容量Ｃｔｆが生じると共に、指８と受信電極４０ｂとの間に容量Ｃｔｆが生じる。この結果、駆動電極４０ａと受信電極４０ｂとの間の容量Ｃｔｒが減少する。

ここで、図５の（ｃ）に示すように、駆動電極４０ａに駆動用の電圧Ｖを印加すると、受信電極４０ｂからの出力は、最終的にＶ２＝Ｃｔｒ×Ｖ÷Ｃとして検出される。したがって、この式からＣｔｒを測定できる。そこで、測定したＣｔｒの変化を検出することによって、指８が表示面を押下しているか否かを検出することができる。

（検出信号に対する補正の必要性）
図５に示すように、本実施形態の液晶表示装置１では、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂは、いずれも、板状の電極であり、櫛歯状の電極ではない。また、図２に示すように、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂは、いずれも、画素電極２０とは異なる平面上に配置されている。したがって、画像表示の有無に応じて画素電極２０の電位が変動したとしても、駆動電極４０ａと受信電極４０ｂとの間に生ずる電気力線を増減させることはない。これにより、表示面に対して同じ押下が為された場合、画像表示の有無に関わらず、検出信号は全く同じになる。それゆえ、検出信号に対して画像表示に有無に応じた補正を施す必要は生じない。

（センシングの効率向上）
図６の（ａ）は、従来技術に係る液晶表示装置において発生する電気力線１１２を示す図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１において発生する電気力線４２を示す図である。

従来技術に係る液晶表示装置では、図６の（ａ）に示すように、駆動電極１２０ａおよび受信電極１２０ｂがそれぞれ一列状に形成されている。そして、一列分の駆動電極１２０ａおよび受信電極１２０ｂが交互に配置されている。したがって、１つの駆動電極１２０ａに着目すると、この駆動電極１２０ａに隣接する受信電極１２０ｂは最大でも２つに留まる。すなわち、１つの駆動電極１２０ａは、これに隣接する２つの受信電極１２０ｂとの間で、センシングに寄与する電気力線１１２を形成するに過ぎない。

一方、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１では、図６の（ｂ）に示すように、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂが、互いに千鳥格子状に形成されている。したがって、１つの駆動電極４０ａは、４つの受信電極４０ｂに囲まれている。これにより、１つの駆動電極４０ａは、これに隣接する４つの受信電極４０ｂとの間で、センシングに寄与する電気力線４２を形成することになる。

図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１では、センシングに寄与する電気力線４２が、従来技術に係る液晶表示装置に比べて２倍になる。したがって、センシングの感度は２倍になる。なお、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂの配置パターンが異なるため、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１では、図６の（ａ）に示す液晶表示装置に比べて、センシングの解像度は１／√２となる。しかし、感度は２倍になるので、結果として、センシングの効率は√２倍、すなわち１．４倍に向上する。

以上のように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１では、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂが千鳥格子状に配置されていることによって、従来技術に係る液晶表示装置に比べてセンシングの効率を高めることができる。

（まとめ）
以上に説明したように、本実施形態の液晶表示装置１では、画素ごとに独立して形成される、板状のコモン電極２４は、いずれかのＣＳＹライン１４またはいずれかのＣＳＸライン１６に接続される。ＣＳＹライン１４に接続されたコモン電極２４は、タッチパネルの駆動電極４０ａとして機能する。一方、ＣＳＸライン１６に接続されたコモン電極２４は、タッチパネルの受信電極４０ｂとして機能する。このようにして、インセル型のタッチパネルが液晶表示装置１の内部において実現される。

液晶表示装置１では、駆動電極４０ａおよび受信電極４０ｂは、いずれも、板状であり、かつ、画素電極２０とは異なる平面上に配置されている。したがって、駆動電極４０ａと受信電極４０ｂとの間に生ずる電位分布を増減させる要因が存在しない。これにより、表示面における押下検出時の検出信号に対して、画像表示に有無に応じた補正を施す必要は生じない。

また、各コモン電極２４が駆動電極または受信電極のいずれとして機能するかは、当該コモン電極２４がＣＳＹライン１４またはＣＳＸライン１６のいずれに接続されるかによって決定される。したがって、あるまとまった数のコモン電極２４からなるブロックを構成したければ、それらのコモン電極２４をいずれもＣＳＹライン１４に接続するだけでよい。すなわち、複数のコモン電極２４をブロック化するために、ＣＳＹライン１４およびＣＳＸライン１６を互いに電気的に繋げたり、ＣＳＹライン１４およびＣＳＸライン１６の任意の位置に断線部を設けたりする必要が無い。したがって、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１は、任意の形状および大きさの駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックを柔軟に構成することができる。

本発明の一態様に係る液晶表示装置では、さらに、前記いずれかの駆動用ラインに接続された前記コモン電極と、前記いずれかの受信用ラインに接続された前記コモン電極とが、千鳥格子状に配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、各駆動電極に隣接する受信電極の数が、最大で４つになる。したがって、駆動電極と受信電極との間に形成される電気力線の数は、駆動電極と受信電極とがストライプ状に配置される構成に比べて倍になる。したがって、センシングの効率をより高めることができる。

本発明の一態様に係る液晶表示装置では、さらに、前記複数の駆動用ラインは、連続して配置される所定数の前記駆動用ラインごとに束ねられ、それぞれが１つの共通駆動用ラインに接続されており、前記複数の受信用ラインは、連続して配置される所定数の受信用ラインごとに束ねられ、１つの共通受信用ラインに接続されていることが好ましい。

上記の構成によれば、所定数の駆動用ラインに接続された複数のコモン電極を、１つの駆動電極ブロックとして利用できる。一方、所定数の受信用ラインに接続された複数のコモン電極を、１つの受信電極ブロックとして利用できる。したがって、束ねる駆動用ラインの本数と、束ねる受信用ラインの本数とを適宜変更することによって、所望の大きさの駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックを形成することができる。

本発明の一態様に係る液晶表示装置では、さらに、上記画素電極および上記コモン電極が、ＡＦＦＳ方式に対応した構造を取ることが好ましい。

上記の構成によれば、画素の開口率を高めると共に、液晶表示装置１の視野角を十分広くすることができる。

（各種のブロックパターンの例）
液晶表示装置１では、駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックのいずれも、多様な形状および配置を取ることができる。したがって、タッチパネル内に形成すべき所望の配線パターンを、容易に多様化できる。

図７は、駆動電極ブロックおよび受信電極ブロックの各種パターンを示す図である。図７の（ａ）に示すように、一般にタッチパネルの大型化に際して配線レイアウトが問題になる、スライダーパターンが平面に並んでいるパターンも、本実施形態に係る液晶表示装置１では、駆動電極４０ａのブロック化および受信電極４０ｂのブロック化によって、容易に実現できる。また、図７の（ｂ）に示す一般的なダイヤモンドパターン、あるいは図７の（ｃ）または図７の（ｄ）に示す配線パターンであっても、容易に実現できる。

（静電スイッチ）
図８は、液晶表示装置１の内部に設置される、駆動電極４０ａによって構成される静電スイッチを表す図である。この図に示すように、複数の駆動電極４０ａをブロック化することによって、液晶表示装置１の内部に静電スイッチを設置することができる。図８には、ダイヤモンド形、十字形、および正方形の静電スイッチを示したが、これらはあくまで例示に過ぎない。静電スイッチは、各駆動電極４０ａの配置位置およびパターン次第で、任意の場所に任意の形状のものとして設置することができる。また、駆動電極４０ａではなく受信電極４０ｂのブロック化によって静電スイッチを構成することも可能である。

以上のように、液晶表示装置１では、センサー面における押下の検出精度を高めると共に、駆動電極および受信電極をより柔軟にブロック化することができる。

本発明は、上述した各実施の形態および各実施例に限定されず、請求項に示した範囲において種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、インセル型のタッチパネルが内蔵された液晶表示装置として、幅広く利用できる。

１ 液晶表示装置
２ ＴＦＴ基板
４ カラーフィルタ基板
６ 液晶層
８ 指
１０ ゲートバスライン
１２ データバスライン
１４ ＣＳＹライン（駆動用ライン）
１６ ＣＳＸライン（受信用ライン）
１８ ＴＦＴ
２０ 画素電極
２２ スリット
２４ コモン電極
２６ 接続ライン
３２ 絶縁物層
３０ 透明基板
３４ 透明基板
３６ カラーフィルタ
４０ａ 駆動電極
４０ｂ 受信電極
４２ 電気力線

Claims (6)

1. マトリックス状に配置された表示用の複数の画素と、
   前記画素ごとに形成され、櫛歯状の領域を有する画素電極と、
   前記画素ごとに形成され、前記画素電極と絶縁物層を介して対向する板状のコモン電極と、
   互いに平行に設けられた、表示面における押下検出用の複数の駆動ラインと、
   前記複数の駆動ラインに直交しかつ互いに平行に設けられた、前記表示面における押下検出用の複数の受信ラインとを備えており、
   各前記コモン電極は、いずれかの前記駆動ラインまたはいずれかの前記受信ラインに接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記複数の駆動ラインに接続され、各前記駆動ラインに前記表示面における押下検出用の駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記複数の受信ラインに接続され、各前記受信ラインから送られてきた検出信号を受信する受信回路とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 互いに平行に設けられた、複数のゲートバスラインと、
   前記複数のゲートバスラインに直交しかつ互いに平行に設けられた、複数のデータバスラインとをさらに備えており、
   前記複数の受信ラインは、前記複数のゲートバスラインおよび前記複数のデータバスラインのうちいずれか一方に平行に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記いずれかの駆動ラインに接続された前記コモン電極と、前記いずれかの受信ラインに接続された前記コモン電極とが、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の駆動ラインは、連続して配置される所定の本数の前記駆動ラインごとに束ねられ、それぞれが前記表示面における押下検出用の１つの共通駆動ラインに接続されており、
   前記複数の受信ラインは、連続して配置される所定の本数の受信ラインごとに束ねられ、それぞれが前記表示面における押下検出用の１つの共通受信ラインに接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 上記画素電極および上記コモン電極が、ＡＦＦＳ方式に対応した構造を取ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
   

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