JP5653686B2 - タッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザが指などで接触または近接することにより情報入力が可能なタッチパネルに係わり、特に、静電容量の変化に基づいてタッチを検出する方式のタッチ検出機能付き表示装置に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる接触検出装置を液晶表示装置などの表示装置上に装着し、その表示装置に各種のボタン画像を表示させることにより、通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能とした表示装置が注目されている。タッチパネルの方式としては、光学式や抵抗式などいくつかの方式が存在するが、特に携帯端末などでは、比較的単純な構造をもち、かつ低消費電力が実現できる、静電容量型のタッチパネルが期待されている。

特許文献１には、静電容量型のタッチパネルを液晶表示装置に内蔵したタッチ検出機能付き表示装置に関する発明が開示されている。このタッチ検出機能付き表示装置は、画像表示用の画素電極と、タッチ検出用のタッチ検出電極と、それら画素電極とタッチ検出電極とに兼用される駆動電極（共通電極）とを備えたものである。特許文献１には、駆動電極の１つの構成例として、水平方向に延在し、垂直方向に分割された複数の駆動電極を用いる例が開示されている（特許文献１の図５）。

特開２００９−２４４９５８号公報

上述したような複数の駆動電極を用いる構成の場合、電極の分割数が多すぎると、電極を形成する基板内において、特に有効表示領域外の額縁領域に配置する駆動電極用の回路の規模や配線の数が多くなってしまう。そこで、回路規模や配線数を抑えるために、分割した駆動電極を複数本、束ねて（まとめて）駆動することが考えられる。また、その場合、１つの駆動電極の垂直方向の幅を複数の画素に対応する大きさで形成することが考えられる。一方で、複数の駆動電極を用いる構成の場合、隣接する駆動電極間で水平方向にスリット状の隙間が空くことになる。このため、そのスリット状の隙間が形成された部分と駆動電極が形成されている部分との構造上の違いにより、液晶分子の配向状態に乱れが生ずる。その結果として、スリット状の隙間に対応する部分が、筋状の表示欠陥となって見えてしまう問題が発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の駆動電極を用いつつ、回路規模や配線数を抑え、かつ、表示品位の劣化を抑えることができるタッチ検出機能付き表示装置を提供することにある。

本発明によるタッチ検出機能付き表示装置は、第１の方向に延在すると共に第２の方向に並列配置され、それぞれに駆動信号が印加される複数の駆動電極と、第１の方向および第２の方向にマトリクス状に配置されると共に複数の駆動電極に対向配置された複数の画素電極を有し、駆動電極に駆動信号を印加すると共に画素電極に画像信号を印加することで画像を表示する表示部と、駆動電極との間で静電容量を形成し、駆動電極に印加された駆動信号に応じて検出信号を出力するタッチ検出電極とを備えたものである。そして、第２の方向において、駆動電極の幅が２つ以上の画素電極に対応する大きさを有し、複数の駆動電極はそれぞれが、第１の方向に設けられた電極内スリットを有し、隣接する２つの駆動電極の間に、電極内スリットに対応する電極間スリットが形成されているものである。

本発明のタッチ検出機能付き表示装置では、複数の駆動電極のそれぞれの幅が２つ以上の画素電極に対応する大きさを有していることで、駆動電極用の回路規模や配線数が抑えられる。また、複数の駆動電極のそれぞれに電極内スリットが設けられると共に、隣接する２つの駆動電極の間に電極内スリットに対応する電極間スリットが形成されていることで、駆動電極が形成されている部分と、隣接する２つの駆動電極の間の部分との構造上の違いが少なくなる。

本発明のタッチ検出機能付き表示装置によれば、複数の駆動電極のそれぞれに電極内スリットを設けると共に、隣接する２つの駆動電極の間に、電極内スリットに対応する電極間スリットを形成するようにしたので、駆動電極が形成されている部分と、隣接する２つの駆動電極の間の部分との構造上の違いを少なくすることができる。結果として、液晶デバイスに適用した場合における液晶分子の配向状態を表示領域全域に亘って均一にすることができる。また、駆動電極の幅が２つ以上の画素電極に対応する大きさを有するようにしたので、駆動電極用の回路規模や配線数を抑えることができる。これにより、複数の駆動電極を用いつつ、回路規模や配線数を抑え、かつ、表示品位の劣化を抑えることができる。

本発明に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理を説明するための図であり、指が接触または近接した状態を表す図である。 本発明に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理を説明するための図であり、指が接触または近接していない状態を表す図である。 本発明に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理を説明するための図であり、駆動信号および検出信号の波形の一例を表す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図４に示したタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出機能付き表示デバイスの一構成例を示す断面図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける画素配列を表す回路図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極およびタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極の走査方法を示す説明図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極の詳細な構成例を示す平面図である。 （Ａ）は図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極と画素基板との接続構造を示す平面図であり、（Ｂ）は駆動電極と画素基板との接続部分の要部断面図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極と画素電極との対応関係を示す平面図である。 人間の視感度を示す特性図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおける駆動電極の具体的な設計例を説明するための平面図である。 具体例の測定環境を示す説明図である。 図５に示したタッチ検出機能付き表示デバイスにおいて、駆動電極のスリットピッチを変えた場合のスリットの認識状態を測定した結果を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る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１６に示したタッチ検出機能付き表示装置の要部の拡大斜視図である。 図１６に示したタッチ検出機能付き表示装置の動作を説明するための断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置における駆動電極の構造を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置における画素基板の要部の断面構造を表す断面図である。 図２０に示したタッチ検出機能付き表示装置における画素基板の要部の平面構造を表す平面図である。 図２０に示したタッチ検出機能付き表示装置における駆動電極の作用を示す説明図である。 図２１に示した画素基板の平面構造に対する比較例を示す平面図である。 図２３に示した比較例の構造の場合に生ずるノイズの問題点を示す説明図である。 各実施の形態を適用したタッチ検出機能付き表示装置のうち、適用例１の概観構成を表すものであり、（Ａ）は表側から見た外観図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例２の概観構成を表すものであり、（Ａ）は表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例３の外観構成を表す斜視図である。 適用例４の外観構成を表す斜視図である。 適用例５の外観構成を表すものであり、（Ａ）は開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜静電容量型タッチ検出の基本原理＞
まず最初に、図１〜図３を参照して、本発明のタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型のタッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図１（Ａ）に示したように、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および検出電極Ｅ２）を用い、容量素子を構成する。この構造は、図１（Ｂ）に示した等価回路として表される。駆動電極Ｅ１、検出電極Ｅ２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。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Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されると共に、電圧検出器（検出回路）ＤＥＴに接続される。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〜十数ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇ（図３（Ｂ））を印加すると、検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図３（Ａ）に示したような出力波形（検出信号Ｖdet）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述する駆動信号Ｖcomに相当するものである。

指が接触（または近接）していない状態では、図１（Ｂ）に示したように、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Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器ＤＥＴによって検出される。

一方、指が接触（または近接）した状態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子Ｃ１に直列に追加された形となる。この状態では、容量素子Ｃ１、Ｃ２に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器ＤＥＴによって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。電圧検出器ＤＥＴは、検出した電圧を所定のしきい値電圧Ｖthと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断する一方、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。

＜第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すものである。この表示装置は、表示素子として液晶表示素子を用いており、更にその液晶表示素子により構成される液晶表示デバイスと静電容量型のタッチセンサとを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。

このタッチ検出機能付き表示装置４０は、Ｖcom発生部４１と、駆動制御回路４２と、駆動電極ドライバ４３と、タッチ検出機能付き表示デバイス４４と、ゲートドライバ４５と、ソースドライバ４６と、マルチプレクサ４７と、検出回路４８と、抵抗Ｒとを備えている。

Ｖcom発生部４１は、タッチ検出機能付き表示デバイス４４で使用される、例えば矩形波状の駆動信号Ｖcomを発生する回路である。

駆動電極制御回路４２は、Ｖcom発生部４１から供給された駆動信号Ｖcomを後述するタッチ検出機能付き表示デバイス４４の複数の駆動電極に供給する際、その電極を選択し制御する回路である。その際、この駆動制御回路４２は、駆動信号Ｖcomを印加する駆動電極の走査移動などを制御することができるようになっている。

駆動電極ドライバ４３は、駆動制御回路４２からの制御信号に基づいて、Ｖcom発生部４１から供給された駆動信号Ｖcomを、後述するタッチ検出機能付き表示デバイス４４の複数の駆動電極に供給する回路である。

タッチ検出機能付き表示デバイス４４は、タッチセンサ４４１と液晶表示デバイス４４２（表示部）とを有する。このタッチセンサ４４１は、上述した静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて、検出信号Ｖdetを出力するようになっている。この検出信号Ｖdetは、タッチ動作に起因する信号成分を含むものである。

ゲートドライバ４５は、表示する水平画素ラインを選択するための信号を液晶表示デバイス４４２に供給する回路である。ソースドライバ４６は、画像信号を液晶表示デバイス４４２に供給する回路である。マルチプレクサ４７は、検出信号Ｖdetを、タッチセンサ４４１の複数のタッチ検出電極（後述）から順番に取り出す際、その取り出し元を切り替える回路である。

検出回路４８は、マルチプレクサ４７で切り替えられた検出信号Ｖdetを基に、タッチセンサ４４１へのタッチの有無を検出し、さらに、タッチパネル上におけるその座標などを求める回路である。この検出回路４８は、アナログＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）５１と、Ａ／Ｄ変換部５２と、信号処理部５３と、座標抽出部５４とを有している。アナログＬＰＦ５１は、検出信号Ｖdetの高い周波数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。このアナログＬＰＦ５１は、例えばＡ／Ｄ変換部５２において発生する折り返しノイズを除去するものである。Ａ／Ｄ変換部５２は、アナログＬＰＦ５１から出力されるアナログ信号をディジダル信号に変換する回路である。信号処理部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２の出力信号を基に、タッチセンサ４４１へのタッチの有無を検出する論理回路である。座標抽出部５４は、信号処理部５３においてタッチ検出がなされたタッチパネル座標を求める論理回路である。

なお、これらの回路は、図示しないタイミング制御部により制御されている。

（タッチ検出機能付き表示デバイス４４の構成例）
図５は、タッチ検出機能付き表示デバイス４４の要部断面構造の例を表すものである。このタッチ検出機能付き表示デバイス４４は、画素基板２と、この画素基板２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とを備えている。

画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上において第１の方向（水平方向）および第２の方向（垂直方向）にマトリクス状に配設された複数の画素電極２２とを有する。ＴＦＴ基板２１には、後述の図６に示すような、各画素のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や、各画素電極２２に画像信号を供給するソース線（画像信号配線）、各ＴＦＴを駆動するゲート線等の配線が形成されている。また、後述する駆動電極３３に駆動信号を供給する駆動信号配線が形成されている。その他、図４に示した回路の一部もしくは全てを含めて形成されていてもよい。

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、このカラーフィルタ３２の上に形成された駆動電極３３とを有する。カラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素にＲ、Ｇ、Ｂの３色が１組として対応付けられている。駆動電極３３は、液晶表示デバイス４４２の共通駆動電極として機能し、更にタッチセンサ４４１の駆動電極としても共用される。駆動電極３３は、コンタクト導電柱７によってＴＦＴ基板２１と連結されている。このコンタクト導電柱７を介して、ＴＦＴ基板２１から駆動電極３３に交流矩形波形の駆動信号Ｖcomが印加されるようになっている。この駆動信号Ｖcomは、画素電極２２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を規定するものであり共通駆動信号とも呼ばれる。この駆動信号Ｖcomは、更にタッチセンサの駆動信号としても共用される。

ガラス基板３１の他方の面には、タッチセンサ４４１の検出電極であるタッチ検出電極３４が形成され、さらに、このタッチ検出電極３４の上には、偏光板３５が配設されている。

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、ＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶が用いられる。

なお、液晶層６と画素基板２との間、および液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、画素基板２の下面側には入射側偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。

図６は、液晶表示デバイス４４２における画素構造の構成例を表すものである。液晶表示デバイス４４２には、ＴＦＴ素子Ｔｒと液晶素子ＬＣとを有する複数の表示画素２０がマトリクス状に配置されている。

表示画素２０には、ソース線２５と、ゲート線２６と、駆動電極３３とが接続されている。ソース線２５は、各表示画素２０に画像信号を供給するための信号線であり、ソースドライバ４６（図４）に接続されている。ゲート線２６は、表示を行う表示画素２０を選択する信号を供給するための信号線（走査線）であり、ゲートドライバ４５（図４）に接続されている。この例では、各ゲート線２６は、水平に配置された全ての表示画素２０と接続されている。つまり、この液晶表示デバイス４４２は、各ゲート線２６の制御信号により、水平画素ラインごとに表示するようになっている。

駆動電極３３は、液晶を駆動するための駆動信号を印加する電極であり、駆動電極ドライバ４３（図４）に接続されている。なお、駆動電極３３は、後述するように第１の方向（水平方向）に延在するストライプ状の電極であり、第２の方向（垂直方向）に複数、並列配置されている。そして、個々の駆動電極３３は、複数の水平画素ラインに対応している（図６の例では４水平画素ライン）。つまり、この液晶表示デバイス４４２では、各駆動電極３３の駆動信号により、複数の水平画素ラインがまとめて駆動されるようになっている。

図７は、タッチセンサ４４１について、対向基板３における駆動電極３３およびタッチ検出電極３４の一構成例を斜視状態にて表すものである。駆動電極３３は、第１の方向（水平方向）に延在するストライプ状の電極であり、第２の方向（垂直方向）に複数、並列配置されている。各駆動電極３３には、駆動電極ドライバ４３（図４）によって駆動信号Ｖcomが順次供給され、例えば図８（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、時分割的に順次走査駆動が行われるようになっている。一方、タッチ検出電極３４は、駆動電極３３の電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる複数のストライプ状の電極パターンから構成されている。タッチ検出電極３４の各電極パターンからは、それぞれ、検出信号Ｖdetが出力され、マルチプレクサ４７（図４）を経て検出回路４８に入力されるようになっている。

駆動電極３３とタッチ検出電極３４とにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を形成する。駆動電極３３は、静電容量型タッチ検出の基本原理として図１及び図２に示した駆動電極Ｅ１に対応するものである。一方、タッチ検出電極３４は、図１及び図２に示した検出電極Ｅ２に対応するものである。これにより、このタッチセンサは、上述した静電容量型タッチ検出の基本原理に従ってタッチを検出することができる。更に、上述したように互いに交差した電極パターンは、タッチセンサをマトリクス状に構成する。よって、物体の接触または近接が生じた位置の検出も可能となる。

（駆動電極３３の詳細な構成例）
図９および図１１は、複数の駆動電極３３の詳細な構成例を示している。なお、図１１は図９を部分的に拡大した図に相当するが、電極構造を分かりやすくするために、水平、垂直方向の長さの比率は図９とは変えてある。また、図９において、画素電極２２の大きさは１画素または１サブピクセルの大きさに相当する。第２の方向（垂直方向）において、１つの駆動電極３３の幅Ｗ１は２つ以上（図１１の例では４つ）の画素電極２２に対応する大きさを有している。複数の駆動電極３３はそれぞれが、第１の方向（水平方向）に延在するように設けられた電極内スリット３３Ａを有している。隣接する２つの駆動電極３３の間には、電極内スリット３３Ａに対応する電極間スリット３３Ｂが形成されている。複数の駆動電極３３はそれぞれ、第１の方向において表示部（液晶表示デバイス４４２（図４））における有効表示領域よりも大きい長さを有している。電極内スリット３３Ａは、図９に示したように、少なくとも有効表示領域内に設けられている。

複数の駆動電極３３はそれぞれ、コンタクト導電柱７（図５）を介して、ＴＦＴ基板２１（図５）に形成された駆動信号配線に接続されている。図１０（Ａ），（Ｂ）は、コンタクト導電柱７（コンタクト部）による接続構造の例を示している。コンタクト導電柱７は、有効表示領域の外側に設けられている。図１０（Ａ）の例では、有効表示領域内に設けられた電極内スリット３３Ａのさらに外側で、各駆動電極３３の両端部に設けられている。コンタクト導電柱７は、図１０（Ｂ）に示したように、柱状部分７Ａと、その柱状部分７Ａを覆う導電膜７Ｂとを有している。なお、図１０（Ｂ）に示したコンタクト導電柱７の構造に代えて、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ)を用いた導通を行うようにしても良い。異方性導電フィルムは、熱硬化性樹脂に導電性を持つ微細な金属粒子を混ぜ合わせたものを、膜状に成型したフィルムであり、２つの部品間に異方性導電フィルムを挟んで熱を与えながら加圧すると、フィルム内に分散している金属粒子が接触し導電する経路を形成する。

複数の駆動電極３３はそれぞれ、電極内スリット３３Ａを１以上有している（図９および図１１の例では３つ）。第２の方向において、隣接する電極内スリット３３Ａ同士の間隔（電極内スリット３３Ａを２以上有している場合）、および隣接する電極内スリット３３Ａと電極間スリット３３Ｂとの間隔は、１つの画素電極２２に対応する大きさとされている。これにより、図１１に示したように、電極内スリット３３Ａと電極間スリット３３Ｂとがそれぞれ、隣接する２つの画素電極２２の間に位置している。

図１２および図１３を参照して、駆動電極３３の具体的な設計例を説明する。図１２は、人間の視感度特性（空間周波数特性）を示している。電極内スリット３３Ａおよび電極間スリット３３Ｂの幅等を大きくしすぎると、画素間の横電界の影響で液晶分子の配向状態が画素間と画素の内部とで大きく異なってしまい欠陥が生ずる。これが顕著になると黒表示時にこの欠陥部から光漏れが発生してコントラストが大幅に減少する。電極内スリット３３Ａの幅Ｗ２および電極間スリット３３Ｂの幅Ｗ３は、一般的な画素間の幅に基づいて例えば１０μｍ以下に設定されるが、画素間の幅よりもさらに小さい方が好ましい。また、画素のソース線（信号線）２５およびゲート線（走査線）２６（図６参照）よりも小さいことが好ましい。さらに、人間の視感度特性を考慮すると、各部は例えば以下のような設計例が好ましい。なお、スリット間隔（スリットピッチ）Ｗ４とは、隣接する電極内スリット３３Ａ同士の間隔、または隣接する電極内スリット３３Ａと電極間スリット３３Ｂとの間隔である。
駆動電極３３の幅Ｗ１＝約２ｍｍ〜１０ｍｍ（好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍ）
電極内スリット３３Ａの幅Ｗ２＝１０μｍ以下
電極間スリット３３Ｂの幅Ｗ３＝１０μｍ以下
スリット間隔（スリットピッチ）Ｗ４＝５００μｍ以下（画素ピッチの整数倍）

図１５は、タッチ検出機能付き表示デバイス４４において、駆動電極３３のスリットピッチを変えた場合の筋状（スリット状）の表示欠陥の認識状態を測定した結果を示している。図１４は、その測定環境を示している。図１４に示したように、タッチ検出機能付き表示デバイス４４において、一般的な視認環境、例えば表面輝度を３００ｃｄ／ｍ²とし、略２０ｃｍ離れた距離において測定を行った。図１５に示したように、スリットピッチＷ４が６００μｍ以上では筋状の表示欠陥が観測された。スリットピッチＷ４が５００μｍおよび４００μｍの場合には、ほとんど筋状には観測されなかったが、２０ｃｍ以下の距離では観測された。３００μｍ以下では筋状の表示欠陥は全く観測されなかった。

以上の結果から、スリットピッチＷ４は、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下とすると良い。

［動作および作用］
本実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置４０（図４、図５）の全体動作を説明する。

Ｖcom発生部４１は、駆動信号Ｖcomを発生し、駆動電極ドライバ４３に供給する。駆動電極ドライバ４３は、駆動制御回路４２からの制御信号に基づいて、駆動信号Ｖcomをタッチ検出機能付き表示デバイス４４の複数の駆動電極３３に順次切り替えながら供給する。

タッチセンサ４４１の各タッチ検出電極３４からは、上述した静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて、駆動信号Ｖcomの電圧変化タイミングに同期した立ち上がりおよび立ち下がりをもつ波形の検出信号Ｖdetが出力される。マルチプレクサ４７は、タッチセンサ４４１の各タッチ検出電極３４から出力された検出信号Ｖdetを、その取り出し元を順次切り替えることにより、順番に取り出し、検出回路４８に送出する。検出回路４８では、アナログＬＰＦ５１が、検出信号Ｖdetから高周波数成分を除去し、検出信号Ｖdet２として出力する。Ａ／Ｄ変換部５２は、アナログＬＰＦ５１からの検出信号Ｖdet２をデジタル信号に変換する。信号処理部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２の出力信号を基に、論理演算により、タッチセンサ４４１に対するタッチの有無を判定する。座標抽出部５４は、信号処理部５３によるタッチ検出結果を基に、タッチセンサ上のタッチ座標を検出する。このようにして、ユーザがタッチパネルにタッチした場合には、そのタッチ位置が検出される。

ソースドライバ４６は、画像信号を液晶表示デバイス４４２に供給する。また、ゲートドライバ４５は、表示する水平画素ラインを選択するための選択信号（ゲート信号）を液晶表示デバイス４４２に供給する。液晶表示デバイス４４２は、これらの信号と駆動信号とを基に全画面にわたって走査を行うことにより、画面に画像を表示する。より詳細には、図６において、ソース線２５を介して供給された画素信号が、ゲート線２６によって線順次に選択された表示画素２０のＴＦＴ素子Ｔｒを介して液晶素子ＬＣの画素電極２２に印加されると共に、駆動信号Ｖｃｏｍが共通電極（駆動電極３３）に印加される。これにより、液晶素子ＬＣに画素データが書き込まれ、画像表示が行われる。

［効果］
本実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置によれば、複数の駆動電極３３のそれぞれに電極内スリット３３Ａを設けると共に、隣接する２つの駆動電極３３の間に、電極内スリット３３Ａに対応する電極間スリット３３Ｂを形成するようにしたので、駆動電極３３が形成されている部分と、隣接する２つの駆動電極３３の間の部分との構造上の違いを少なくすることができる。結果として、液晶表示デバイス４４２における液晶分子の配向状態を表示領域全域に亘って均一にすることができる。また、駆動電極３３の幅が２つ以上の画素電極２２に対応する大きさを有するようにしたので、駆動電極３３用の回路規模や配線数を抑えることができる。これにより、複数の駆動電極３３を用いつつ、回路規模や配線数を抑え、かつ、表示品位の劣化を抑えることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

上記第１の実施の形態では、ＴＮ（ツイステッドネマティック）やＥＣＢ（電界制御複屈折）等の液晶モードによる液晶表示デバイス４４２とタッチセンサ４４１とを一体化してタッチ検出機能付き表示デバイス４４を構成した。本実施の形態は、そのような液晶モードに代えて、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）やＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスとタッチセンサとを一体化したものである。

横電界モードの液晶を用いた場合には、図１６に示したようなタッチ検出機能付き表示デバイス４４Ｂの構成が可能である。図１６は、タッチ検出機能付き表示デバイス４４Ｂの要部断面構造の一例を表すものであり、画素基板２Ｂと対向基板３Ｂとの間に液晶層６Ｂを挟持された状態を示している。その他の各部の名称や機能等は図５の場合と同様なので、説明を省略する。この例では、図５の場合とは異なり、表示用とタッチ検出用の双方に兼用される駆動電極３３は、ＴＦＴ基板２１の直ぐ上に形成され、画素基板２Ｂの一部を構成する。駆動電極３３の上方には、絶縁層２３を介して画素電極２２が配置される。この場合、駆動電極３３とタッチ検出電極３４との間の、液晶層６Ｂをも含むすべての誘電体が容量Ｃ１の形成に寄与する。

図１７（Ａ），（Ｂ）を参照して、より詳細に説明する。ここに示したような横電界モードの液晶素子においては、画素基板２Ｂ上に形成された駆動電極（共通電極）３３の上に、絶縁層２３を介して、櫛歯状にパターニングされた画素電極２２が配置され、これを覆うように配向膜２７が形成される。この配向膜２７と、対向基板３Ｂ側の配向膜３６との間に、液晶層６Ｂが挟持される。２枚の偏光板２４，３５は、クロスニコルの状態で配置される。２枚の配向膜２７，３６のラビング方向は、２枚の偏光板２４，３５の一方の透過軸と一致している。図１７では、ラビング方向が出射側の偏光板３５の透過軸と一致している場合を図示してある。さらに、２枚の配向膜２７，３６のラビング方向および偏光板３５の透過軸の方向は、液晶分子が回転する方向が規定される範囲で、画素電極２２の延設方向（櫛歯の長手方向）とほぼ平行に設定されている。

次に、以上のような構成のタッチ検出機能付き表示デバイス４４Ｂの動作を説明する。

ここでは、図１７および図１８を参照して、横電界モードの液晶素子の表示動作原理について簡単に説明する。ここで、図１８は液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。これらの図で、（Ａ）は電界非印加時、（Ｂ）は電界印加時における液晶素子の状態を示す。

駆動電極３３と画素電極２２との間に電圧を印加していない状態では（図１７（Ａ）、図１８（Ａ））、液晶層６Ｂを構成する液晶分子６１の軸が入射側の偏光板２４の透過軸と直交し、かつ、出射側の偏光板３５の透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈは、液晶層６Ｂ内において位相差を生じることなく出射側の偏光板３５に達し、ここで吸収されるため、黒表示となる。一方、駆動電極３３と画素電極２２との間に電圧を印加した状態では（図１７（Ｂ）、図１８（Ｂ））、液晶分子６１の配向方向が、画素電極間に生じる電界（横電界）Ｅにより、画素電極２２の延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層６Ｂの厚み方向の中央に位置する液晶分子６１が約４５度回転するように白表示時の電界強度を最適化する。これにより、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈには、液晶層６Ｂ内を透過する間に位相差が生じ、９０度回転した直線偏光となり、出射側の偏光板３５を通過するため、白表示となる。

このような横電界モードの液晶を用いたタッチ検出機能付き表示装置であっても、複数の駆動電極３３を、上記第１の実施の形態と同様に電極内スリット３３Ａおよび電極間スリット３３Ｂを有する構成にすることで、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置について説明する。なお、上記第１または第２の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、上記第２の実施の形態と同様に横電界モードの液晶を用いたタッチ検出機能付き表示装置に関し、基本構造は、図１６に示したタッチ検出機能付き表示デバイス４４Ｂと同様である。ただし、上記第２の実施の形態では、駆動電極３３を上記第１の実施の形態と同様の構造であるものとして説明したが、本実施の形態では駆動電極３３内の電極内スリット３３Ａの構造が部分的に異なっている。

図１９は、本実施の形態における駆動電極３３の構造を示している。上記第１および第２の実施の形態では電極内スリット３３Ａが第１の方向（水平方向）に延在するように連続的に設けられていた（図１１参照）。これに対して本実施の形態では、図１９に示したように、電極内スリット３３Ａが第１の方向に連続しておらず、部分的に不連続領域３３Ｃが形成され、間欠的にスリットが設けられている。

この不連続領域３３Ｃを設けたことによる効果を説明するために、まず、図２０および図２１を参照して、本実施の形態における画素基板２Ｂのより詳しい構成、特にＴＦＴ基板２１の配線層のより詳しい構造を説明する。

画素基板２Ｂは、ガラス基板７１を有し、そのガラス基板７１上に、ＴＦＴ素子Ｔｒおよびその配線層と、駆動電極３３と、画素電極２２とが順に積層されている。ＴＦＴ素子Ｔｒおよびその配線層の構造は、より詳しくは、ゲート線（走査線）２６の上側にゲート絶縁膜７２を介してソース線（画像信号線）２５が形成され、さらにその上に絶縁層７３を介して駆動電極３３が形成されている。画素電極２２とＴＦＴ素子Ｔｒとは、コンタクトホール７４を介して導通されている。

ソース線２５は、図２１に示したように、第２の方向（垂直方向）に延在している。なお、図２１では画素電極２２が、屈曲部２８と画素電極スリット２９とを有した構造の例を示している。また、図２１に示した画素電極２２はそれぞれ、サブピクセルに相当する。

すなわち、画素基板２Ｂにおいて、複数の駆動電極３３は画像信号配線（ソース線２５）に対して対向基板３Ｂ側に配置されている。本実施の形態では、対向基板３Ｂ側から見て、電極内スリット３３Ａは、電極内スリット３３Ａと画像信号配線とが交差する部分に対応する位置では不連続となるようにしている。そして、対向基板３Ｂ側から見て、画像信号配線と駆動電極３３の電極部分とが重なる状態となるように形成されている。すなわち、本実施の形態では、電極内スリット３３Ａと画像信号配線とが交差する部分を、電極内スリット３３Ａを設けない不連続領域３３Ｃとしている。これにより、対向基板３Ｂ側から見て、画像信号配線が駆動電極３３の電極部分によって覆われる状態となるようにしている。これにより、図２２に示したように、画像信号配線（ソース線２５）からの信号ノイズ成分が駆動電極３３によって遮蔽されるようにしている。

図２３は、本実施の形態に対する比較例の電極構造を示している。この比較例では、電極内スリット３３Ａが水平方向に延在するように連続的に設けられている。すなわち、本実施の形態における駆動電極３３の不連続領域３３Ｃに対応する位置にも電極内スリット３３Ａが設けられている例を示している。この比較例の構造では、図２４に示したように、電極内スリット３３Ａを介して、画像信号配線（ソース線２５）からの信号ノイズ成分が対向基板３Ｂ側に漏洩するおそれがある。対向基板３Ｂ側のタッチ検出電極３４に信号ノイズ成分が到達すると、検出性能に悪影響を与えてしまう。本実施の形態によれば、駆動電極３３において電極内スリット３３Ａに不連続領域３３Ｃを設けていることで、そのような検出性能への悪影響を防止することができる。また、不連続領域３３Ｃを設けることで連続的な電極内スリット３３Ａを設けた場合より、駆動電極３３の抵抗を下げることができる。

＜適用例＞
次に、図２５〜図２９を参照して、上記各実施の形態で説明したタッチ検出機能付き表示装置の適用例について説明する。上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記各実施の形態の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

（適用例１）
図２５は、上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表すものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記各実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。

（適用例２）
図２６（Ａ），（Ｂ）は、上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表すものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記各実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。

（適用例３）
図２７は、上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表すものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１、文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記各実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。

（適用例４）
図２８は、上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１、この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２、撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４は、上記各実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。

（適用例５）
図２９（Ａ）〜（Ｇ）は、上記各実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置が適用される携帯電話機の外観を表すものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０、サブディスプレイ７５０、ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記各実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。

２，２Ｂ…画素基板、３，３Ｂ…対向基板、６，６Ｂ…液晶層、７…コンタクト導電柱（コンタクト部）、７Ａ…柱状部分、７Ｂ…導電膜、２０…表示画素、２１…ＴＦＴ基板、２２…画素電極、２３…絶縁層、２５…ソース線（信号線）、２６…ゲート線（走査線）、２７…配向膜、２８…屈曲部、２９…画素電極スリット、３１…ガラス基板、３２…カラーフィルタ、３３…駆動電極（共通電極）、３３Ａ…電極内スリット、３３Ｂ…電極間スリット、３３Ｃ…不連続領域、３４…タッチ検出電極、３５…偏光板、３６…配向膜、４０…タッチ検出機能付き表示装置、４０Ｃ…タッチパネル、４１…Ｖcom発生部、４２…駆動制御回路、４３…駆動電極ドライバ、４４，４４Ｂ…タッチ検出機能付きデバイス、４５…ゲートドライバ、４６…ソースドライバ、４７…マルチプレクサ、４８、１４８…検出回路、５１…アナログＬＰＦ、５２…Ａ／Ｄ変換部、５３…信号処理部、５４…座標抽出部、６１…液晶分子、７１…ガラス基板、７２…ゲート絶縁膜、７３…絶縁層、７４…コンタクトホール、４４１…タッチセンサ、４４２…液晶表示デバイス（表示部）、Ｅ…電界（電気力線）、ＬＣ…液晶素子、Ｒ…抵抗器、Ｔｒ…ＴＦＴ素子、Ｖcom…駆動信号、Ｖdet、Ｖdet２…検出信号、Ｗ１…駆動電極の幅、Ｗ２…電極内スリットの幅、Ｗ３…電極間スリットの幅、Ｗ４…スリット間隔（スリットピッチ）。

Claims (7)

1. 画素基板と、
   前記画素基板に対向配置された対向基板と、
   前記画素基板に設けられて、第１の方向に延在すると共に第２の方向に並列配置され、それぞれに駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
   前記画素基板に設けられて、前記第１の方向および前記第２の方向にマトリクス状に配置されると共に前記複数の駆動電極に対向配置された複数の画素電極と、
   前記駆動電極に前記駆動信号を印加すると共に前記画素電極に画像信号を印加することで画像を表示する表示部と、
   前記対向基板に設けられて、前記駆動電極との間で静電容量を形成し、前記駆動電極に印加された前記駆動信号に応じて検出信号を出力するタッチ検出電極と
   を備え、
   前記第２の方向において、前記駆動電極の幅が２つ以上の前記画素電極に対応する大きさを有し、
   前記複数の駆動電極はそれぞれが、前記第１の方向に設けられた電極内スリットを有し、
   隣接する２つの前記駆動電極の間に、前記電極内スリットに対応する電極間スリットが形成されており、
   前記画素基板に、前記複数の画素電極および前記複数の画素電極に前記画像信号を供給する画像信号配線と、前記複数の駆動電極および前記複数の駆動電極に前記駆動信号を供給する駆動信号配線とが形成されており、
   前記画素基板において、前記画像信号配線は前記第２の方向に延在し、前記複数の駆動電極は前記画像信号配線に対して前記対向基板側に配置され、
   前記対向基板側から見て、前記電極内スリットは、前記電極内スリットと前記画像信号配線とが交差する部分に対応する位置では不連続となり、前記画像信号配線と前記駆動電極とが重なる状態となるように形成されている
   タッチ検出機能付き表示装置。
2. 前記複数の駆動電極はそれぞれ、前記第１の方向において前記表示部における有効表示領域よりも大きい長さを有し、
   前記電極内スリットは、少なくとも前記有効表示領域内に設けられている
   請求項１に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
3. 前記複数の駆動電極はそれぞれ、前記電極内スリットを１以上有し、
   前記第２の方向において、隣接する前記電極内スリット同士の間隔、または隣接する前記電極内スリットと前記電極間スリットとの間隔が、１つの前記画素電極に対応する大きさとされている
   請求項１または２に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
4. 前記電極内スリットと前記電極間スリットとがそれぞれ、隣接する２つの前記画素電極の間に位置している
   請求項３に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
5. 前記表示部は、ＦＦＳ方式、またはＩＰＳ方式による液晶層を有する
   請求項４に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
6. 前記複数の駆動電極はそれぞれ、前記電極内スリットを１以上有し、
   前記第２の方向において、隣接する前記電極内スリット同士の間隔、または隣接する前記電極内スリットと前記電極間スリットとの間隔が、５００μｍ以下である
   請求項１または２に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
7. 前記第２の方向において、隣接する前記電極内スリット同士の間隔、または隣接する前記電極内スリットと前記電極間スリットとの間隔が、３００μｍ以下である
   請求項６に記載のタッチ検出機能付き表示装置。

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