JP6539190B2 - タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents

タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置及び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、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着又は一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられている。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを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ている。
下記特許文献1は、静電容量方式のタッチパネルが記載されている。このタッチパネルは、表示領域に設けられ、タッチ入力を検出するための電極と、電極から引き出されて額縁領域に設けられた額縁配線とを含む。額縁領域に設けられた額縁配線は、カバーガラスの加飾層と重畳して配置されて、これにより、額縁配線が外部から視認されることを抑制している。
特開2015−011491号公報
しかし、タッチパネルの狭額縁化を図るため、額縁領域に設けられた額縁配線が表示領域の近傍に設けられる場合があり、斜め方向から見たときに額縁配線が視認される可能性がある。このため、額縁配線を表示領域の近傍に設けることが困難な場合があり、額縁領域の幅が大きくなる可能性がある。また、上記のようにカバーガラスに加飾層を設けた場合には、加飾層の位置精度や、カバーガラスの合わせ精度を考慮する必要がある。このため、加飾層の面積を大きくする必要があり、額縁領域の幅が大きくなる可能性がある。
本発明は、額縁領域の幅の増大を抑制しつつ、額縁領域に設けられた額縁配線が視認されることを抑制することが可能なタッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様のタッチ検出装置は、画像を表示させるための表示領域と、前記表示領域の外側の第1額縁領域と、前記第1額縁領域の外側の第2額縁領域とが設けられた基板と、前記基板と平行な面上において、前記表示領域に設けられ、複数の金属配線を有する複数の検出電極と、複数の前記検出電極から引き出されて前記第1額縁領域及び前記第2額縁領域にそれぞれ設けられた複数の額縁配線と、を有し、前記第1額縁領域における、前記基板の所定の面積に対する複数の前記額縁配線の被覆面積の比率が、前記第2額縁領域における、前記基板の所定の面積に対する複数の前記額縁配線の被覆面積の比率よりも小さい。
本発明の一態様のタッチ検出機能付き表示装置は、前記基板と平行な面上の前記表示領域において、行列配置された複数の画素電極と、前記表示領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、を有する。
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、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8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9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10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12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13は、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。 図14は、表示領域と額縁領域との関係を説明するための模式断面図である。 図15は、第2の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。 図16は、第2の実施形態のタッチ検出電極と額縁配線との接続部分を拡大して示す模式平面図である。 図17は、第2の実施形態の変形例に係る、タッチ検出電極と額縁配線との接続部分を拡大して示す模式平面図である。 図18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、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。 図19は、第4の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。 図20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、タッチ検出電極及び額縁配線を示す模式平面図である。 図21は、駆動電極と額縁配線との間のフリンジ電界を模式的に説明するための斜視図である。 図22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模式断面図である。
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Vdet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Vdet)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Vdetを出力する。タッチ検出信号Vdet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Vdet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Vdet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、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7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8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9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7に示すように、タッチ検出機能付き表示部10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7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の上方にマトリッ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66を介して偏光板65が設けられていてもよい。
TFT基板21には、表示制御用IC19が設けられている。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。また、TFT基板21の端部にフレキシブル基板72が接続されている。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、後述する走査信号線GCL及び画素信号線SGL等に制御信号を出力する。
図8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の外側の額縁領域10bとを有する。表示領域10aは、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に延在している。また、駆動電極COMLは、表示領域10aの短辺に沿った方向に、複数配列されている。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。
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、額縁領域10bの長辺側にゲートドライバ12が配置されている。また、額縁領域10bの短辺側に、フレキシブル基板72が接続されている。駆動電極ドライバ14及びフレキシブル基板72は、駆動電極COMLの延在方向の端部の近傍に配置されている。このため、駆動電極COMLから引き出される配線の長さを短くして、額縁領域10bの面積を小さくすることが可能である。
図7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。タッチ検出電極TDLの上には保護層38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39を介して偏光板35が設けられている。また、ガラス基板31にはフレキシブル基板71が接続されている。フレキシブル基板71は額縁配線37を介してタッチ検出電極TDLと接続される。
図9に示すように、ガラス基板31の表示領域10aに、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の短辺に沿った方向に延在し、表示領域10aの長辺に沿った方向に複数配列される。タッチ検出電極TDLは、それぞれ複数の金属配線33a、33bを有している。複数の金属配線33a、33bは、複数の屈曲部を有してジグザグ線又は波線に形成されており、表示領域10aの短辺に沿った方向に延在する。金属配線33aと金属配線33bとが表示領域10aの長辺に沿った方向に配列される。本実施形態では、金属配線33aの屈曲部と金属配線33bの屈曲部とが互いに接続されて、タッチ検出電極TDLがメッシュ状の金属配線として構成される。金属配線33a及び金属配線33bは、図9の点線Aに示す箇所に設けられたスリットSLにより分離される。スリットSLで分離された金属配線33a及び金属配線33bが、それぞれ1つのタッチ検出電極TDLとして機能する。
金属配線33a、33b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、金属配線33a、33b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。アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料は、透明電極の材料としてITO等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料は、ITO等の透光性導電酸化物に比較して遮光性があるため、透過率が低下する可能性又はタッチ検出電極TDLのパターンが視認されてしまう可能性がある。本実施形態において、1つのタッチ検出電極TDLが、複数の幅細の金属配線33a、33bを有しており、金属配線33a、33bが、線幅よりも大きい間隔を設けてメッシュ状に配置されることで、低抵抗化と、不可視化とを実現することができる。その結果、タッチ検出電極TDLが低抵抗化し、タッチ検出機能付き表示装置1は、薄型化、大画面化又は高精細化することができる。
金属配線33a、33bの幅は、2μm以上かつ10μm以下の範囲にあることが好ましい。金属配線33a、33bの幅が10μm以下であると、表示領域10aのうちブラックマトリックス又は走査信号線GCL及び画素信号線SGLで光の透過を抑制されない領域である開口部を覆う面積が小さくなり、開口率を損なう可能性が低くなるからである。また、金属配線33a、33bの幅が2μm以上であると、形状が安定し、断線する可能性が低くなるからである。
図9に示すように、ガラス基板31の額縁領域10bに、タッチ検出電極TDLから引き出された額縁配線37が複数設けられている。ガラス基板31の額縁領域10bの短辺側にフレキシブル基板71が接続されている。額縁配線37は、額縁領域10bの長辺に沿って延在して、フレキシブル基板71と接続される。フレキシブル基板71には、タッチ検出用IC18が搭載されている。タッチ検出用IC18は、図1に示すタッチ検出部40が実装されており、タッチ検出電極TDLから出力されるタッチ検出信号Vdetが、額縁配線37及びフレキシブル基板71を介してタッチ検出用IC18に供給される。
図7に示すように、TFT基板21とガラス基板31とは、スペーサ61を介して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7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10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。TFT基板21には、図10に示す各副画素SPixの薄膜トランジスタ素子(以下、TFT素子)Tr、各画素電極22に画素信号Vpixを供給する画素信号線SGL、各TFT素子Trを駆動する駆動信号を供給する走査信号線GCL等の配線が形成されている。画素信号線SGL及び走査信号線GCLは、TFT基板21の表面と平行な平面に延在する。
図10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TFT素子Tr及び液晶素子LCを備えている。TFT素子Tr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。TFT素子Trのソースは画素信号線SGLに接続され、ゲートは走査信号線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。液晶素子LCは、一端がTFT素子Trのドレインに接続され、他端が駆動電極COMLに接続されている。
副画素SPixは、走査信号線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。走査信号線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、画素信号線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。画素信号線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。さらに、副画素SPixは、駆動電極COMLにより、同じ列に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。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。つまり、この例では、同じ一列に属する複数の副画素SPixが一本の駆動電極COMLを共有するようになっている。
図1に示すゲートドライバ12は、走査信号線GCLを順次走査するように駆動する。ゲートドライバ12は、走査信号線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に示す画素信号線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を印加する。画素電極22は、表示動作の駆動信号Vcomにより共通電位が供給される。
図7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10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7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10に示すように、本実施形態では、駆動電極COMLが画素信号線SGLの延在方向と平行な方向に延在し、走査信号線GCLの延在方向と交差する方向に延びている。このため、駆動電極COMLからの配線を額縁領域10bの短辺側(フレキシブル基板72側)に引き出すことが可能である(図8参照)。したがって、駆動電極COMLを画素信号線SGLと直交する方向に設けた場合と比較して、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の幅を小さくすることができる。なお、駆動電極COMLはこれに限定されず、例えば走査信号線GCLと平行な方向に延びていてもよい。
図7及び図8に示す駆動電極COMLは、表示パネル20の複数の画素電極22に共通の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11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。
駆動電極COMLは、図11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を含む。タッチ検出電極TDLは、駆動電極COMLの電極パターン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COML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COMLの各電極パターンとタッチ検出電極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)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及び駆動電極COML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及び駆動電極COML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として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COMLの1検出ブロックが順次選択される。そして、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetが出力されることにより、1検出ブロック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に対応するものであり、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11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COML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12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10参照)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(図11参照)に、タッチ検出用の駆動信号Vcom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Vdet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駆動信号Vcomを供給する。
タッチ検出動作に駆動電極COMLを用いず、タッチ検出電極TDLのみで検出動作を行う場合、例えば、自己静電容量方式のタッチ検出原理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、タッチ検出電極TDLにタッチ検出用の駆動信号Vcomを供給してもよい。
図12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、走査信号線GCL及び画素信号線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、走査信号線GCL及び画素信号線SGLは、駆動信号Vcomと同期した同一の波形の信号が供給されてもよい。
次に、本実施形態に係るタッチ検出電極TDL及び額縁配線37の詳細な構成について説明する。図13は、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。図14は、表示領域と額縁領域との関係を説明するための模式断面図である。
図13に示すように、ガラス基板31は、画像を表示させるための表示領域10aと、表示領域10aの外側の額縁領域10bとを有する。図13及び図14に示すように、額縁領域10bは、表示領域10aの外周と接し、表示領域10aの外周から、ガラス基板31の外周までの領域を示す。額縁配線37は、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eを含む。表示領域10aにタッチ検出電極TDLが設けられており、額縁領域10bに第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eが設けられている。第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは、額縁領域10bの1辺に沿った方向に、互いに並列に延在する。また、図14に示すように、ガラス基板31の下面には額縁領域10bと重畳する位置に遮光層36が設けられている。遮光層36は、光の透過を抑制する黒色等に着色されており、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eが外部から視認されないように設けられている。本明細書において、表示領域10aは、遮光層36の内周側の端部36aよりも内側の領域であり、カラーフィルタ32と重畳する領域を示す。
図13に示すように、タッチ検出電極TDLは複数の金属配線33a、33bを有する。金属配線33a、33bは、それぞれ、表示領域10aの短辺に沿った方向(図13に示す第1の方向Dx)に対して傾斜する細線片Uaと細線片Ubとを有する。細線片Uaと細線片Ubとは互いに逆方向に傾斜している。細線片Uaと細線片Ubとは、第1の方向Dxに繰り返し交互に配置され、屈曲部で折り返されて接続される。このように、金属配線33a、33bは、屈曲部を有するジグザグ線又は波線に形成される。細線片Ua及び細線片Ubは直線状であるが、これに限られず、曲線状であってもよい。細線片Ua及び細線片Ubは、カラーフィルタ32の色領域32R、32G、32Bの延出方向と平行な方向に対して角度を有して互いに逆向きに傾斜する。これにより、細線片Ua及び細線片Ubは、色領域32R、32G、32Bを順に遮光することから、カラーフィルタ32の特定色領域における透過率の低下を抑制することができる。
金属配線33aと金属配線33bとは、表示領域10aの短辺と平行な直線を対称軸とする線対称な形状である。金属配線33aと金属配線33bとは、表示領域10aの長辺に沿った方向(図13に示す第2の方向Dy)に交互に配列されている。第2の方向Dyに配列された複数の金属配線33aと複数の金属配線33bとは、屈曲部同士が結合されて交差部TDXを形成する。この交差部TDXで金属配線33aと金属配線33bとが導通する。このような構成により、金属配線33aと金属配線33bは、細線片Ua及び細線片Ubで囲まれた包囲領域mesh1を形成して、表示領域10aにメッシュ状の金属配線が設けられる。
額縁領域10bは、第1額縁領域FA1、第2額縁領域FA2及び第3額縁領域FA3を有する。第1額縁領域FA1は、表示領域10aと接し、表示領域10aの外周から図14に示す幅Waを有する枠状の領域である。ここで、表示領域10aの外周は、遮光層36の端部36aと重なる位置である。第1額縁領域FA1の幅Waは、ガラス基板31の厚さtgの1/2以上の大きさである。遮光層36が設けられている場合であっても、斜め方向から見たときに、第1額縁領域FA1はカラーフィルタ32と重畳して、外部から視認される可能性がある領域である。
第1額縁配線57a−57cは第1額縁領域FA1に設けられている。第1額縁配線57a−57cは、第2の方向Dyに沿って延在し、第1の方向Dxに互いに間隔を有して平行に配列される。金属配線33a、33bが表示領域10aから第1額縁領域FA1に延びており、第1額縁配線57aと金属配線33a、33bとが接続箇所UXで接続される。なお、第1額縁配線57b、57cは、図示しない異なるタッチ検出電極TDLとそれぞれ接続されている。
第2額縁領域FA2は、第1額縁領域FA1と接して、第1額縁領域FA1の外側に設けられる枠状の領域である。第2額縁領域FA2は、第1額縁領域FA1よりも大きい幅を有している。第2額縁領域FA2には、第2額縁配線58a−58eが設けられている。第2額縁配線58a−58eは、第1額縁配線57a−57cと平行に第2の方向Dyに沿って延在し、第1の方向Dxに複数配列されている。第2額縁配線58a−58eは、図示しない異なるタッチ検出電極TDLとそれぞれ接続されている。
第3額縁領域FA3は、第2額縁領域FA2と接して、第2額縁領域FA2の外周からガラス基板31の外周までの領域である。第3額縁領域FA3は、第2額縁配線58eよりも外側の領域であり、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eが設けられていない領域である。図14に示すように、第3額縁領域FA3は、保護層38が塗布されている領域FA3aと、保護層38が塗布されていない、ガラス基板31の上面が保護層38から露出する領域FA3bとを含む。領域FA3aは、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eが確実に保護層38に覆われるように、保護層38の塗布領域を第2額縁配線58eよりも外側に拡大した領域である。保護層38が塗布されていない領域FA3bは、製造工程上設けられている領域であるが、領域FA3bを設けず、ガラス基板31の外周まで保護層38を設けてもよい。
本実施形態において、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは金属配線33a、33bと同じ金属材料が用いられる。そして、表示領域10aにおける金属配線33a、33bの配線密度に対して、第1額縁領域FA1の少なくとも1辺における第1額縁配線57a−57cの配線密度が大きくなっている。さらに、第1額縁領域FA1における第1額縁配線57a−57cの配線密度に対して、第2額縁領域FA2における第2額縁配線58a−58eの配線密度が大きくなっている。
ここで、金属配線33a、33bの配線密度とは、平面視での基板31の表示領域10aの面積に対して金属配線33a、33bの被覆面積が占める比率を示す。第1額縁配線57a−57cの配線密度とは、平面視での基板31の第1額縁領域FA1の面積に対して第1額縁配線57a−57cの被覆面積が占める比率を示す。第2額縁配線58a−58eの配線密度とは、平面視での基板31の第2額縁領域FA2の面積に対して第2額縁配線58a−58eの被覆面積が占める比率を示す。なお、それぞれの配線密度は、例えば、包囲領域mesh1を形成する4本の細線片Ua及び細線片Ubを含む菱形の形状又は矩形状を基板31の単位面積として、この単位面積に対してそれぞれの配線の面積が占める比率としてもよい。
例えば、第1額縁配線57a−57cを金属配線33a、33bと同じ幅として、第1額縁配線57a−57c同士の間隔を、隣り合う交差部TDX同士の間隔よりも小さくすることで、表示領域10aの配線密度に対して第1額縁領域FA1の配線密度を大きくすることができる。また、第1額縁配線57a−57cを金属配線33a、33bと異なる幅としてもよい。第1額縁配線57a−57cを金属配線33a、33bよりも大きい幅とすることで、配線密度を大きくすることができる。
第1額縁配線57a−57cの幅は、金属配線33a、33bと同様に、2μm以上かつ10μm以下の範囲にあることが好ましい。また、第1額縁配線57a−57c同士の間隔は、第1額縁配線57a−57cの幅以上の大きさとすることが好ましい。このような構成とすることで、第1額縁配線57a−57cの低抵抗化と、不可視化とを実現することができる。
第1額縁配線57a−57cは、隣り合う第2額縁配線58a−58e同士の間隔に対して、隣り合う第1額縁配線57a−57c同士の間隔を大きくすることで、第1額縁配線57a−57cの配線密度を第2額縁配線58a−58eよりも小さくすることができる。また、第1額縁配線57a−57cの幅を第2額縁配線58a−58eよりも小さくすることで、第1額縁配線57a−57cの配線密度を第2額縁配線58a−58eよりも小さくすることができる。
第2額縁配線58a−58eは、第1額縁配線57a−57cに対して間隔を小さく、かつ幅を大きくすることで低抵抗化が可能となる。この場合であっても、第2額縁配線58a−58eは、図14に示す遮光層36と重畳して配置されているため、金属配線33a、33bと同じ金属材料を用いることにより、不可視化を実現することができる。
第2額縁配線58a−58eの幅は、第2額縁領域FA2の内周側から外周側に向かって徐々に大きくするように異ならせてもよい。外周側に配置された第2額縁配線58eは、内周側に配置された第2額縁配線58aよりも、フレキシブル基板71(図9参照)に対して遠い位置のタッチ検出電極TDLに接続されるため、配線が長くなる。第2額縁配線58a−58eの長さが長いほど、幅を大きくすることで、抵抗値の増大を抑制することができる。また、図13に示すように、第1額縁配線57a−57cは同じ幅を有しているが、第2額縁配線58a−58eと同様に、外周側に配置された配線ほど、つまり、配線の長さが長いほど幅を大きくしてもよい。
以上のように、表示領域10aから額縁領域10bの外周に向かって、徐々に配線密度を大きくすることにより、斜め方向から見た場合に第1額縁領域FA1が視認された場合であっても、第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制することができる。また、表示領域10aの近傍の第1額縁領域FA1に第1額縁配線57a−57cを設けることができるため、額縁領域10bの幅を小さくすることができる。したがって、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1は、額縁領域10bの幅の増大を抑制しつつ、額縁領域10bに設けられた第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制することが可能である。
第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは、金属配線33a、33bと同じ金属材料を用いることで、同一工程で製造することが可能である。ただしこれに限定されるものではない。第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは、金属配線33a、33bと異なる金属材料を用いてもよい。また、金属配線33a、33bが金属材料を複数積層した積層体である場合、積層体の一部の層を異ならせてもよい。第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eの本数は適宜変更することができる。第1額縁領域FA1に設けられた第1額縁配線は1本でも良く、4本以上であってもよい。第2額縁領域FA2に設けられた第2額縁配線は、4本以下でもよく、6本以上でもよい。
タッチ検出電極TDLは、金属配線33aと金属配線33aとを接続してメッシュ状の金属配線を構成しているが、これに限られず適宜変更してもよい。例えば、金属配線33aを図13に示す第2の方向Dyに間隔を設けて複数配置したパターンとしてもよい。
(第2の実施形態)
図15は、第2の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、タッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。本実施形態は、図15に示すように、第1額縁配線57a−57cのパターンが異なっている。第1額縁配線57a−57cは、細線片W1と細線片W2とを有している。細線片W1と細線片W2とは、第2の方向Dyに繰り返し交互に配置され、屈曲部WXで折り返されて接続される。このように第1額縁配線57a−57cは、屈曲部WXを有するジグザグ線状又は波線状に形成される。また、第1額縁配線57a−57cは、第1の方向Dxに間隔を有して互いに並列に配置される。
第1額縁配線57aの屈曲部WXと、金属配線33a、33bの交差部TDXとが、接続部UXで接続される。これにより、タッチ検出電極TDLと第1額縁配線57aとが導通する。
本実施形態においても、表示領域10aにおける金属配線33a、33bの配線密度に対して、第1額縁領域FA1における第1額縁配線57a−57cの配線密度が大きくなっている。また、第1額縁領域FA1における第1額縁配線57a−57cの配線密度に対して、第2額縁領域FA2における第2額縁配線58a−58eの配線密度が大きくなっている。したがって、額縁領域10bの幅の増大を抑制しつつ、額縁領域10bに設けられた第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制することが可能である。
また、第1額縁配線57a−57cが金属配線33a、33bと同様のジグザグ線状又は波線状であるため、表示領域10aから透過する光のパターンと第1額縁領域FA1から透過する光のパターンが類似する。よって、斜め方向から見た場合であっても、第1額縁領域FA1の第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制することができる。
図16は、第2の実施形態のタッチ検出電極と額縁配線との接続部分を拡大して示す模式平面図である。図15及び図16に示すように、第1額縁配線57aのピッチP2が金属配線33a、33bのピッチP1よりも小さくなっている。図16に示すように、金属配線33a、33bのピッチP1は、第2の方向Dyに隣り合う交差部TDX同士の間隔とする。第1額縁配線57aのピッチP2は、細線片W1と細線片W2とが繰り返し配置される間隔であり、屈曲部WXのうち第1の方向Dx側に配置された複数の屈曲部WXが、第2の方向Dyに互いに隣り合う間隔とする。本実施形態の第1額縁配線57aのピッチP2は、金属配線33a、33bのピッチP1の1/2の大きさである。このため、屈曲部WXが第2の方向Dyに複数配列されて、金属配線33a、33bの交差部TDXと、複数の屈曲部WXのうち1つの屈曲部WXが一致する。また、金属配線33a、33bと接続可能な第1額縁配線57aの屈曲部WXの個数を多くすることができる。よって、第1額縁配線57aと金属配線33a、33bとの導通が確保される。
図17は、第2の実施形態の変形例に係るタッチ検出電極と額縁配線との接続部分を拡大して示す模式平面図である。図17に示す変形例は、第1額縁配線57aのピッチP3が小さくなり、金属配線33a、33bのピッチP1の1/4の大きさである。図17に示す、接続された細線片W1と細線片W2とのなす角度が、図16に示す細線片W1と細線片W2との角度よりも小さくなっている。つまり、細線片W1及び細線片W2は、第1の方向Dxに対する傾斜角が小さくなっている。
第1額縁配線57aのピッチは、金属配線33a、33bのピッチP1の1/n(nは自然数)であることが好ましい。こうすれば、金属配線33a、33bの交差部TDXの位置に、複数の屈曲部WXのうち一つの屈曲部WXが一致するように、細線片W1と細線片W2とが第2の方向Dyに複数配列されるため、第1額縁配線57aと金属配線33a、33bとの接続が容易になる。
なお、本実施形態において、第1額縁配線57a−57cはジグザグ線状又は波線状としたが、メッシュ状のパターン等であってもよい。また、第2額縁配線58a−58eは直線状としたが、第1額縁配線57a−57cと同様にジグザグ線状又は波線状としてもよい。
(第3の実施形態)
図18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、タッチ検出電極及び額縁配線を示す模式平面図である。本実施形態は、第1額縁配線57aが表示領域10aに設けられている。第1額縁配線57aは、表示領域10aと額縁領域10bとの境界に沿って、境界よりも表示領域10a側に設けられている。第1額縁配線57b、57cは、第1額縁領域FA1に設けられている。タッチ検出電極TDLは、金属配線33a、33bの端部が、表示領域10aと額縁領域10bとの境界よりも内側(第1の方向Dx側)に位置している。第1額縁配線57aと金属配線33a、33bとは、表示領域10a内の接続部UXで接続される。
本実施形態の第1額縁配線57aは、細線片W1と細線片W2とが第2の方向Dyに繰り返し接続されたジグザグ線状又は波線状の金属配線である。このため、表示領域10aに設けられた第1額縁配線57aは金属配線33a、33bと同様に不可視化が可能である。また、額縁配線の一部を額縁領域10b近傍の表示領域10a内に配置することで、額縁領域10bの幅を小さくすることが可能である。
第1額縁配線57aの細線片W1及び細線片W2は、金属配線33a、33bよりも小さいピッチで配列されている。このため、第1額縁配線57aを表示領域10aに設けることにより、第1額縁配線57b、57c、第2額縁配線58a−58eと、駆動電極COML(図7参照)との間に発生するフリンジ電界を遮蔽することができる。このフリンジ電界については、後述する。
(第4の実施形態)
図19は、第4の実施形態に係るタッチ検出電極及び額縁配線を部分的に拡大して示す模式平面図である。第1額縁配線57a−57cは細線片Uaと細線片Ubとが第2の方向Dyに繰り返し接続されたジグザグ線状又は波線状である。タッチ検出電極TDLと第1額縁配線57aとは、スリットSLaにより分離されている。第1額縁配線57aと第1額縁配線57bとは、スリットSLbにより分離されている。第1額縁配線57aと第1額縁配線57bとは、第2の方向Dyと平行な直線を対称軸とした線対称な形状である。第1額縁配線57bと第1額縁配線57cとは、スリットSLcにより分離されている。第1額縁配線57bと第1額縁配線57cとは、第2の方向Dyと平行な直線を対称軸とした線対称な形状である。
第1額縁配線57aは、表示領域10aに設けられている。第1額縁配線57bは、表示領域10aと第1額縁領域FA1との境界に沿って、表示領域10aと第1額縁領域FA1とに跨って設けられている。第1額縁配線57cは、第1額縁領域FA1に設けられている。第1額縁配線57bの一部及び第1額縁配線57aを表示領域10aに設けているため、額縁領域10bの幅を小さくすることができる。また、第1額縁配線57a、57bは、駆動電極COML(図示しない)と第1額縁配線57cとの間、及び駆動電極COMLと第2額縁配線58a−58eとの間に発生するフリンジ電界を遮蔽することが可能である。
本実施形態の第1額縁配線57a−57cの細線片Ua、細線片Ubは、タッチ検出電極TDLの金属配線33a、33bが、スリットSLa、SLb、SLcにより第1の方向Dxに分離されたものである。つまり、第1額縁配線57aの細線片Ua及び細線片Ubはそれぞれ、タッチ検出電極TDLの金属配線33a、33bの細線片Ua、Ubと同じ幅、長さ及び傾斜角を有している。よって、第1額縁配線57a−57cの配線密度は、タッチ検出電極TDLの金属配線33a、33bの配線密度とほぼ等しい値となる。このため、第1額縁配線57a−57cは、金属配線33a、33bと同様に不可視化及び低抵抗化が可能である。
以上のように、本実施形態においても額縁領域10bの幅の増大を抑制しつつ、額縁領域10bに設けられた第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制することが可能である。
(第5の実施形態)
図20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、タッチ検出電極及び額縁配線を示す模式平面図である。図21は、駆動電極と額縁配線との間のフリンジ電界を模式的に説明するための斜視図である。
本実施形態において、タッチ検出電極TDLの金属配線33a、33bと離隔して、タッチ検出電極として機能しないダミー電極TDDが設けられている。ダミー電極TDDは、金属配線33a、33bの図20の点線Bに示す箇所に、スリットSLdが設けられてタッチ検出電極TDLと離隔される。ダミー電極TDDは、それぞれ第1の方向Dxと沿った方向に長辺を有する矩形状であり、1つのタッチ検出電極TDLにおいて、第2の方向Dyに複数配列される。
ダミー電極TDDは、複数の細線片Ud1及び細線片Ud2が第1の方向Dxに繰り返し接続された金属配線を有し、この金属配線が第2の方向Dyに接続される。ダミー電極TDDは、細線片Ud1及び細線片Ud2で囲まれた包囲領域mesh2を有するメッシュ状である。各細線片Ud1及び細線片Ud2の途中にスリットSLdが設けられている。ダミー電極TDDを設けているため、タッチ検出電極TDLと駆動電極COML(図11参照)との間の静電容量を小さくすることができる。また、ダミー電極TDDが設けられている部分と、タッチ検出電極TLDが設けられている部分とで、光の透過率がほぼ等しくなるため、タッチ検出電極TLDの不可視化を実現できる。なお、スリットSLdは細線片Ud1及び細線片Ud2の交差部に設けられていてもよい。
タッチ検出電極TDLは、金属配線33a、33bに設けられたスリットSLにより分離されており、分離されたタッチ検出電極TDLが複数第2の方向Dyに配列される。図20は、複数のタッチ検出電極TDLのうち、2つのタッチ検出電極TDLを示している。例えば、図20の上側に示すタッチ検出電極TDLは、第1の方向Dx側の第1額縁領域FA1において、第1接続配線57dと接続される。図20の下側に示すタッチ検出電極TDLは、第1の方向Dxと反対側の第1額縁領域FA1において、第1接続配線57aと接続される。タッチ検出電極TDLは、それぞれ、第1接続配線57a、57dが接続されていない側に、複数の金属配線33a、33b同士を接続するための接続配線34が接続されている。
タッチ検出電極TDLは、第1部分TDLaと、第2部分TDLbとを含む。第1部分TDLaは、第1の方向Dxに延在し、第2の方向Dyに配列されたダミー電極TDD同士の間に配置される。第2部分TDLbは、タッチ検出電極TDLの両端部に配置され、それぞれ第1の方向Dxに延在する。第2部分TDLbは、表示領域10aと第1額縁領域FA1との境界に沿って配置される。両端に配置された第2部分TDLb同士の間に第1部分TDLaが配置され、第1部分TDLaと第2部分TDLbとが接続される。第1部分TDLaが主として、上述した相互静電容量方式のタッチ検出原理におけるタッチ検出電極として機能する。
第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58e(一部図示しない)を額縁領域10bの表示領域10a近傍に設けた場合、図21に示すように、駆動電極COMLと第1額縁配線57a−57cとの間にフリンジ電界Efが発生する。なお、図21では、第1額縁配線57a−57cを示しているが、面積が大きい第2額縁配線58a−58e(図21では図示しない)との間にもフリンジ電界Efが発生する。指などの導体が第1額縁配線57a−57cに接触又は近接した場合、フリンジ電界Efが遮られることで静電容量が変化する。この静電容量の変化により誤検出が生じる場合がある。
本実施形態では、第2部分TDLbを設けているため、第2部分TDLbが、駆動電極COMLと第1額縁配線57a−57cとの間のフリンジ電界Efを遮蔽するシールドとして機能する。このため、フリンジ電界Efを低減して誤検出を抑制することができる。なお、第2部分TDLbはシールドとして機能するとともに、第2部分TDLbに接触又は近接する指などを検出するタッチ検出電極としても機能する。
なお、図20は、第1額縁配線57a−57cを第1額縁領域FA1に配置しているが、図18に示すように、ピッチが小さい第1額縁配線57aを表示領域10a内に配置することで、フリンジ電界Efを遮蔽する効果が向上する。また、図19と同様に、第2部分TLDbの端部を額縁配線として利用してもよい。この場合、第2部分TLDbの端部を第1の方向Dxに分離するスリットを設けて、細線片Uaと細線片Ubとが第1の方向Dxに繰り返し接続された額縁配線とすることができる。第2部分TLDbの一部を額縁配線として利用することで、フリンジ電界Efを遮蔽するとともに額縁領域10bの幅を小さくすることができる。
(第6の実施形態)
図22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模式断面図である。本実施形態において、ガラス基板31の上方にカバー部材5が設けられている。カバー部材5は、画素基板2及び対向基板3(図7参照)と重なる位置に設けられ、表示領域10a及び額縁領域10bの全体を覆っている。
カバー部材5は、カバー基材51と、着色層52とを含む。カバー基材51は、画素基板2及び対向基板3を覆って保護するための保護部材である。カバー基材51は、ガラス基板であってもよく、樹脂材料等を用いたフィルム状の基材であってもよい。カバー基材51のガラス基板31と対向する面側に着色層52が設けられている。着色層52は、額縁領域10bと重なる領域に設けられる。着色層52が設けられているため、ゲートドライバ12、駆動電極ドライバ14等の回路、額縁配線、フレキシブル基板71、72等(図8、図9参照)が外部から視認されることを抑制することができる。着色層52は、例えば、光の透過を抑制するように着色された樹脂材料や、金属材料が用いられる。
本実施形態の第1額縁配線57a−57cは、上述した第1の実施形態から第4の実施形態と同様の構成であり、第1額縁配線57a−57cの配線密度は、第2額縁配線58a−58eの配線密度よりも小さくなっている。このため、斜め方向から見た場合であっても、第1額縁配線57a−57cが視認されることを抑制できる。また、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは、上述したタッチ検出電極TDLの金属配線33a、33b(図22では図示しない)と同じ金属材料を有している。そして、ガラス基板31の下面には遮光層36が設けられている。第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a−58eは、遮光層36と同様の色を有しているため、上方から見た場合であっても不可視化が実現される。
カバー部材5の着色層52は、第2額縁領域FA2の一部及び第3額縁領域FA3を覆っており、着色層52の表示領域10a側の端部52aが第2額縁領域FA2と重畳する。端部52aよりも表示領域10a側の第2額縁領域FA2及び第1額縁領域FA1は、着色層52に覆われていない。このように、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a、58bが着色層52に覆われていない場合であっても、上述のように、不可視化が実現できる。
仮に、着色層52を額縁領域10bの全体を覆って設ける場合、着色層52を印刷等により塗布形成する際の位置ずれやカバー部材5の貼り合わせ誤差を考慮して、着色層52を表示領域10a側まで拡げて設ける必要がある。このため、額縁領域10bの幅が増大する可能性がある。本実施形態では、第1額縁配線57a−57c及び第2額縁配線58a、58bの不可視化が可能であるため、着色層52は、額縁領域10bの一部に設けることができる。したがって、額縁領域10bの幅を小さくすることが可能である。
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、駆動電極が表示パネルの共通電極を兼用する場合を説明したが、これに限られない。表示パネルに共通電極を設け、この表示パネルの上にタッチパネルを装着したタッチ検出機能付き表示装置であってもよい。また、相互静電容量方式によるタッチ検出について説明したが、タッチ検出電極を用いた自己静電容量方式によるタッチ検出であってもよい。例えば、タッチ検出電極の構成を、金属配線を含む小電極部を表示領域に複数行列配置して、それぞれの小電極部で自己静電容量方式によるタッチ検出を行うことができる。この場合、額縁配線は、各小電極部から引き出されて額縁領域に設けられる。
タッチ検出電極は金属配線を有しているが、タッチ検出電極は例えばITO等の透光性を有する導電性材料であってもよい。この場合であっても、第1額縁配線及び第2額縁配線を各実施形態で説明した構成とすることで、額縁領域の幅の増大を抑制しつつ、額縁領域の不可視化を実現することができる。
1 タッチ検出機能付き表示装置
2 画素基板
3 対向基板
5 カバー部材
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
20 表示パネル
21 TFT基板
22 画素電極
30 タッチパネル
31 ガラス基板
32 カラーフィルタ
36 遮光層
37 額縁配線
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 カバー基材
52 着色層
57a−57c 第1額縁配線
58a−58e 第2額縁配線
61 スペーサ
71、72 フレキシブル基板
FA1 第1額縁領域
FA2 第2額縁領域
FA3 第3額縁領域
COML 駆動電極
GCL 走査信号線
Pd 表示動作期間
Pt タッチ検出期間
Pix 画素
SL、SLa、SLb、SLc、SLd スリット
SPix 副画素
SGL 画素信号線
TDL タッチ検出電極
Vcom 駆動信号
Vdet タッチ検出信号
Vdisp 映像信号
Vpix 画素信号
Vscan 走査信号

Claims (19)

  1. 画像を表示する表示領域と、前記表示領域の外側に位置する第1額縁領域と、前記第1額縁領域の前記表示領域とは反対の側に位置する第2額縁領域とが設けられた基板と、
    記表示領域に設けられ、複数の金属配線を有する複数の検出電極と、
    前記複数の検出電極と接続し、複数の第1額縁配線と複数の第2額縁配線とを含む複数の額縁配線と、を有し、
    前記表示領域と前記第1額縁領域と前記第2額縁領域とは、第1方向に並び、
    前記複数の第1額縁配線の少なくとも1本は、複数の屈曲部を有し、前記第1額縁領域を前記第1方向と交差する第2方向に延在し、
    前記複数の第2額縁配線は、前記第2額縁領域を前記第2方向に延在し、
    前記複数の屈曲部は、前記表示領域の側へ突出し、前記第2方向に第1ピッチで配列する複数の第1屈曲部を含み、
    前記複数の金属配線は、前記第2方向に第2ピッチで配列し、
    前記第1ピッチは前記第2ピッチよりも小さい、
    タッチ検出装置。
  2. 前記複数の屈曲部は、前記第2額縁領域の側へ突出し、前記第2方向に配列する複数の第2屈曲部を含む請求項1に記載のタッチ検出装置。
  3. 前記複数の第1額縁配線は、前記第1額縁領域に第1密度で配置され、
    前記複数の第2額縁配線は、前記第2額縁領域に第2密度で配置され、
    前記第1密度は、前記第2密度よりも小さい請求項1又は請求項2に記載のタッチ検出装置。
  4. 前記複数の第1額縁配線は、前記第1額縁領域に第1密度で配置され、
    前記複数の金属配線は、前記表示領域に第3密度で配置され、
    前記第1密度は、前記第3密度よりも大きい請求項1から請求項3の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  5. 前記複数の金属配線は、第3方向に延在する複数の第1金属配線と、前記第3方向と交差する第4方向に延在する複数の第2金属配線と、複数の交差部とを含み、
    前記複数の交差部の各々は、前記複数の第1金属配線の内の1本と前記複数の第2金属配線の内の1本とが交差する部分であり、
    前記複数の交差部の一部は、前記第2方向に第3ピッチで配列し、
    前記第1ピッチは、前記第3ピッチよりも小さい請求項1から請求項4の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  6. 前記第3ピッチは、前記第1ピッチの自然数倍である請求項5に記載のタッチ検出装置。
  7. 前記第1方向における前記第1額縁領域の長さが、前記基板の厚さの1/2以上である請求項1から請求項6の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  8. 前記複数の第1額縁配線の間隔が、前記複数の第2額縁配線の間隔よりも大きい請求項1から請求項7の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  9. 前記第1方向における前記複数の第1額縁配線の幅は、前記第1方向における前記複数の第2額縁配線の幅よりも小さい請求項1から請求項8の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  10. 前記複数の第1屈曲部は、前記金属配線と直に接する複数の第3屈曲部と、前記金属配線と直に接しない複数の第4屈曲部とを含み、
    前記第4屈曲部は、隣接する前記第3屈曲部の間に位置する請求項1から請求項9の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  11. 前記複数の額縁配線は、表示領域に位置する第3額縁配線を少なくとも1本含む請求項1から請求項9の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  12. 前記第3額縁配線は、前記複数の金属配線の側へ突出する複数の第3屈曲部を有し、
    前記複数の金属配線によって形成される形状の内、前記第3額縁配線と対向する部分は、前記第3額縁配線の側へ突出する複数の第4屈曲部を有し、
    前記複数の第3屈曲部のピッチと前記複数の第4屈曲部のピッチとが等しい請求項11に記載のタッチ検出装置。
  13. 前記表示領域には、前記検出電極と離隔し且つ前記検出電極に囲まれたダミー電極が位置する請求項1から請求項12の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  14. さらに、カバー基材と、前記カバー基材の外周に設けられた着色層とを含むカバー部材を有し、
    前記着色層は、前記第2額縁配線の少なくとも1本と平面視で重畳する請求項1から請求項13の何れか1項に記載のタッチ検出装置。
  15. 前記着色層は、前記複数の第1額縁配線と平面視で重畳しない請求項14に記載のタッチ検出装置。
  16. 画像を表示する表示領域と、前記表示領域の外側に位置する第1額縁領域と、前記第1額縁領域の前記表示領域とは反対の側に位置する第2額縁領域とが設けられた基板と、
    前記表示領域に設けられた複数の検出電極と、
    前記複数の検出電極と接続し、複数の第1額縁配線と複数の第2額縁配線とを含む複数の額縁配線と、を有し、
    前記表示領域と前記第1額縁領域と前記第2額縁領域とは、第1方向に並び、
    前記複数の第1額縁配線の少なくとも1本は、複数の屈曲部を有し、前記第1額縁領域を前記第1方向と交差する第2方向に延在し、
    前記複数の第2額縁配線は、前記第2額縁領域を前記第2方向に延在し、
    前記複数の屈曲部は、前記表示領域の側へ突出し、前記第2方向に第1ピッチで配列する複数の第1突出部を含み、
    前記複数の検出電極は、前記第1額縁領域の側へ突出し、前記第2方向に第2ピッチで配列する複数の第2突出部を含み、
    前記第1ピッチは前記第2ピッチよりも小さい、タッチ検出装置。
  17. 前記複数の第1額縁配線は、前記第1額縁領域に第1密度で配置され、
    前記複数の検出電極の各々は、第2密度で配置されたメッシュ形状を有し、
    前記第1密度は、前記第2密度よりも大きい請求項16に記載のタッチ検出装置。
  18. 前記第2ピッチは、前記第1ピッチの自然数倍である請求項16又は請求項17に記載のタッチ検出装置。
  19. 請求項1から請求項18の何れか1項に記載のタッチ検出装置と、
    複数の画素と、複数の走査信号線と、複数の画素信号線と、を有するタッチ検出機能付き表示装置。
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