JP6606196B2 - タッチパネル一体型表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、タッチパネル一体型表示装置に関する。
従来より、タッチ位置を検出するセンサー機構を表示パネルの画素内に備えるインセル型のタッチパネル一体型表示装置が知られている。
特開2014−164752号公報には、このようなタッチパネル一体型表示装置が開示されている。特開2014−164752号公報では、ゲート線とデータ線とで形成されるピクセルからなる表示領域内に、タッチセンサー又は共通電極として機能する複数の電極がピクセルと重なるように配置されている。また、表示領域内には、電極に共通電圧又はタッチスキャン電圧を印加するための接続配線が設けられている。特開2014−164752号公報では、ディスプレイ駆動モードとタッチ駆動モードを時分割で切り替えてパネルを駆動し、自己キャパシタンス方式でタッチ位置を検出する。ディスプレイ駆動モード時には、接続配線を介して複数の電極に共通電圧を印加して画像を表示し、タッチ駆動モード時には、接続配線を介して複数の電極にタッチスキャン信号を印加してタッチ位置の検出を行う。
特開2014−164752号公報のようなインセル型のタッチパネル一体型表示装置の場合、共通電極又はセンサー電極として機能する複数の電極と、共通電圧又はスキャン電圧を複数の電極に印加するための複数の配線とが表示領域内に配置される。そのため、複数の配線を、表示パネルに設けられた一部のデータ線の近傍に設けると、タッチ位置の検出時に、各配線は、データ線の電圧によるノイズの影響を受ける。特に、隣接するデータ線の間で異なる極性の交流電圧がデータ線に印加される場合、データ線近傍に配置される配線は、そのデータ線の電圧の極性に応じたノイズの影響を受ける。そのため、配線の配置によって、各電極におけるノイズにばらつきが生じ、ノイズ補正が行いにくくなる。
本発明は、データ線の電圧によるノイズの影響を低減しうる、又は、データ線の電圧によるノイズの影響を受けたとしてもノイズ補正が行いやすいタッチパネル一体型表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態におけるタッチパネル一体型表示装置は、複数のゲート線と、前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線とを含み、ゲート線とデータ線とで規定される画素からなる表示領域を有する表示パネルと、前記表示領域に設けられた複数の電極と、前記表示領域において前記複数の電極と接続された複数の配線と、一定時間ごとに、前記複数の配線に所定の電圧を印加し、前記複数の電極における容量の変化を検出する検出手段と、を備え、前記複数のデータ線は、隣接するデータ線と異なる極性の電圧が印加され、一の電極は、前記複数の配線のうちの少なくとも一の配線と接続され、前記少なくとも一の配線は、互いに異なる極性の電圧が印加される複数のデータ線の近傍に配置されている、又は、他の配線の近傍に配置されたデータ線と同じ極性の電圧が印加されるデータ線の近傍に配置されている。
本発明の実施の形態によれば、データ線の電圧によるノイズの影響を低減する、又は、データ線の電圧によるノイズの影響を受けたとしてもノイズ補正しやすくすることができる。
本発明の一実施形態におけるタッチパネル一体型表示装置は、複数のゲート線と、前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線とを含み、ゲート線とデータ線とで規定される画素からなる表示領域を有する表示パネルと、前記表示領域に設けられた複数の電極と、前記表示領域において前記複数の電極と接続された複数の配線と、一定時間ごとに、前記複数の配線に所定の電圧を印加し、前記複数の電極における容量の変化を検出する検出手段と、を備え、前記複数のデータ線は、隣接するデータ線と異なる極性の電圧が印加され、一の電極は、前記複数の配線のうちの少なくとも一の配線と接続され、前記少なくとも一の配線は、互いに異なる極性の電圧が印加される複数のデータ線の近傍に配置されている、又は、他の配線の近傍に配置されたデータ線と同じ極性の電圧が印加されるデータ線の近傍に配置されている(第1の構成)。
第1の構成によれば、複数のデータ線は、隣接するデータ線の間で互いに異なる極性の電圧が印加される。また、一の電極に接続される少なくとも一の配線は、互いに異なる極性の電圧が印加される複数のデータ線の近傍に配置されるか、又は、他の配線の近傍に配置されたデータ線と同じ極性の電圧が印加されるデータ線の近傍に配置される。電極に接続された少なくとも一の配線が、互いに異なる極性の電圧が印加される複数のデータ線の近傍に配置される場合、当該複数のデータ線の電圧によるノイズが打ち消されるため、ノイズを低減することができる。また、各電極と接続された各配線が、同じ極性の電圧が印加されるデータ線の近傍に配置される場合、各電極において同極性のノイズの影響を受ける。そのため、各電極におけるノイズの極性がばらついている場合と比べ、ノイズ補正の処理を行いやすい。
第1の構成において、前記一の電極は、2n本(nは1以上の整数)の前記配線と接続され、前記2n本の配線は、正極性の電圧が印加されるデータ線と負極性の電圧が印加されるデータ線の本数が同じである2n本のデータ線の近傍に配置されていることとしてもよい(第2の構成)。
第2の構成によれば、各電極は2n本の配線と接続される。これら配線は、正極性の電圧が印加されるデータ線と、負極性の電圧が印加されるデータ線のそれぞれの近傍に配置されるため、各データ線の電圧によるノイズが打ち消され、各電極におけるノイズを低減することができる。
第1の構成において、前記一の電極は、前記複数の配線のうちの一の配線と接続され、前記一の配線は、正極性の電圧が印加されるデータ線と負極性の電圧が印加されるデータ線とを含む2n本のデータ線であって、正極性と負極性の電圧がそれぞれ印加されるデータ線の本数が同じである2n本のデータ線と交互に重なるように屈曲して配置されていることとしてもよい(第3の構成)。
第3の構成によれば、各電極は1本の配線と接続される。この配線は、正極性と負極性の電圧がそれぞれ印加されるデータ線の本数が同じである2n本のデータ線と交互に重なるように屈曲している。そのため、各データ線の電圧によるノイズが打ち消され、電極におけるノイズを低減することができる。
第1から第3のいずれかの構成において、前記表示パネルは、前記複数のゲート線と前記複数のデータ線とが配置されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向して設けられ、カラーフィルタを有する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備え、前記複数の電極と前記複数の配線は、前記アクティブマトリクス基板に配置されていることとしてもよい(第4の構成)。
第4の構成によれば、複数の電極を共通電極として機能させ、IPS(In-Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モードで液晶層を駆動させることができる。
第1から第3のいずれかの構成において、前記表示パネルは、前記複数のゲート線と前記複数のデータ線とが配置されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向して設けられ、カラーフィルタを有する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備え、前記複数の電極と前記複数の配線は、前記対向基板に配置されていることとしてもよい(第5の構成)。
第5の構成によれば、複数の電極を共通電極として機能させ、VA(Vertical Alignment)モードで液晶層を駆動させることができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るタッチパネル一体型表示装置の概略構成を示す断面図である。
図1は、本発明の実施の形態1に係るタッチパネル一体型表示装置の概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、タッチパネル一体型表示装置1は、表示パネル10として、アクティブマトリクス基板11と、対向基板12と、アクティブマトリクス基板11と対向基板12との間に挟持された液晶層13とを備える。
図2は、図1に示すアクティブマトリクス基板11の概略構成を示す平面図である。図2に示すように、アクティブマトリクス基板11には、複数のゲート線101と、複数のゲート線101と交差する複数のソース線102が設けられている。ゲート線101とソース線102とで構成される画素PIXには、ゲート線101とソース線102とに接続されたスイッチング素子103と、スイッチング素子103と接続された画素電極104とが設けられている。
複数のゲート線101は、アクティブマトリクス基板11の表示領域外に設けられたゲート線駆動部21と接続されている。ゲート線駆動部21は、複数のゲート線101のそれぞれに対し、ゲート線101を一水平走査期間ごとに選択状態に切り替える電圧を印加し、各ゲート線101を走査する。
また、複数のソース線102は、アクティブマトリクス基板11の表示領域外に設けられたソース線駆動部22と接続されている。ソース線駆動部22は、複数のソース線102のそれぞれに、所定時間ごとに極性を反転させた交流電圧であって、隣接するソース線102と逆極性となる交流電圧を印加する。例えば、図2の例では、図3に示すように、ソース線102a、102c、102eに印加される電圧の極性と、ソース線102b、102dに印加される電圧の極性は逆極性となり、フレームごとに、各ソース線に印加される電圧の極性が反転するカラム反転駆動を行う。
アクティブマトリクス基板11の表示領域内には、さらに、図4に示すように、共通電極、又は利用者の指等の導電体が触れた位置を検出するセンサー電極として機能する複数の電極111と、複数の電極111に接続された複数の配線112と、複数の配線112と接続された電極駆動部23とが設けられている。なお、図4において、ゲート線101、ソース線102、スイッチング素子103、及び画素電極104の図示は省略されている。アクティブマトリクス基板11における各部の位置関係は後述するものとする。
電極111は、例えば、4mm角程度の略正方形を有し、複数の画素電極104(図2参照)と重なるように配置されている。本実施の形態では、各電極111は、図4における破線枠Rで示すように、電極111ごとに異なる2本の配線112と接続されている。
電極駆動部23は、複数の電極111を共通電極として機能させる表示モードと、複数の電極111をセンサー電極として機能させるタッチ検出モードとを時分割で切り替える。電極駆動部23は、表示モードにおいて、複数の配線112を介して複数の電極111に一定の共通電圧(以下、第1電圧)を印加する。これにより、液晶層13は、電極111と画素電極104との間に生じる電界によりFFSモードで駆動される。電極駆動部23は、タッチ検出モードにおいて、複数の配線112を介して複数の電極111に、第1電圧とは異なるセンサー電圧(第2電圧)を印加し、各電極111において容量の変化を検出する。
次に、配線112の配置例を説明する。図5は、一部の配線112が配置されたアクティブマトリクス基板11の平面図である。また、図6は、一の配線112が配置された領域近傍の表示パネル10の断面を示す模式図である。なお、図5では、便宜上、電極111の図示を省略している。また、図5には図示されていないが、配線112が設けられた位置には、配線112と重なるようにソース線102が設けられている。
図5に示すように、各配線112は、ソース線102と略平行となるように配置されている。以下、配線112が設けられた位置の表示パネル10の断面について説明する。図6に示すように、アクティブマトリクス基板11は、透光性を有する基板110の上に、半導体層1031とソース・ドレイン1032(1032s、1032d)とを有するスイッチング素子103が形成され、絶縁層105を介してスイッチング素子103のドレイン1032dと画素電極104が接続されている。スイッチング素子103のソース1032sは、当該スイッチング素子103が設けられた画素のソース線102と一体成形されている。絶縁層105の上には、画素電極104と配線112とが配置され、画素電極104と配線112の上には、絶縁層106を介して電極111が配置されている。電極111の上には、液晶層13が設けられ、液晶層13の上には、対向基板12が設けられている。
対向基板12は、透光性を有する基板120上において、赤(R),緑(G),青(B)のいずれかの色に対応するカラーフィルタ121とブラックマトリクスBMとが設けられている。カラーフィルタ121は、アクティブマトリクス基板11に形成された各画素に対応する位置に設けられている。この例では、青(B)のカラーフィルタ121Bと赤(R)のカラーフィルタ121Rとが設けられている例を示している。
図6に示すように、各配線112は、ソース線102と重なるように配置され、ブラックマトリクスBMによって覆われる。
次に、配線112が配置される位置に設けられているソース線102について説明する。図4に示したように、本実施の形態では、各電極111はそれぞれ、隣接する2本の配線112と接続されている。各電極111とそれぞれ接続される2本の配線112は、互いに逆極性の交流電圧が印加される2本のソース線102と重なるように配置される。
例えば、図7の(a)に示すように、図4に示す電極111a〜111cとそれぞれ接続される2本の配線112を、配線112a、112b、112cとした場合、2本ずつの配線112a、112b、112cは、図7の(b)に示すように、正極性と負極性の電圧が印加される2本のソース線102と重なるように配置される。
なお、この例では、各電極111は、隣接する2本のソース線102の近傍に配置された2本の配線112と接続されているが、一の電極111と接続される配線112の本数はこれに限定されない。一の電極111は、正極性の電圧が印加されるn本(n:1以上の整数)のソース線102と、負極性の電圧が印加されるn本のソース線102のそれぞれの近傍に配置された2n本の配線112と接続されていればよい。
配線112は、配線112の近傍に配置されるソース線102に印加される電圧の極性に応じたノイズの影響を受ける。つまり、正極性の電圧が印加されるソース線102の近傍に配置される配線112に接続された電極111における容量は、当該ソース線102によって正極性のノイズを受ける。一方、負極性の電圧が印加されるソース線102の近傍に配置される配線112に接続された電極111における容量は、当該ソース線102によって負極性のノイズを受ける。そのため、各配線112の近傍に配置されたソース線102の電圧の極性がばらついている場合、各電極111におけるノイズ極性もばらつき、電極111間でノイズの差が大きくなる。
本実施の形態では、各電極111に接続される2本の配線112は、互いに極性が異なる電圧が印加されるソース線102の近傍に配置される。そのため、2本のソース線102の電圧によるノイズが互いに打ち消され、各電極111におけるノイズを低減することができる。
[実施の形態2]
本実施の形態では、上述した実施の形態1とは異なる配線112の接続方法について説明する。
本実施の形態では、上述した実施の形態1とは異なる配線112の接続方法について説明する。
図8は、本実施の形態におけるアクティブマトリクス基板11における電極111と配線112との接続例を示す模式図である。図8において、実施の形態1と同様の構成には、実施の形態1と同じ符号を付している。
図8に示すように、本実施の形態では、アクティブマトリクス基板11に配置された複数の電極111のそれぞれは、電極111ごとに異なる1本の配線112と接続されている点で実施の形態1と異なる。
図9の(a)は、本実施の形態における配線112の配置例を示す概略平面図である。図9の(b)は、図9の(a)の各ソース線102に対し、あるフレームにおいて印加される電圧の極性を示している。なお、図9の(a)では電極111の図示は省略されている。また、図9の(a)では図示されていないが、配線112と重なる位置にソース線102が配置されている。
本実施の形態では、図9の(a)(b)に示すように、各配線112のそれぞれは、同じ極性の電圧が印加されるソース線102と重なるように配置されている。例えば、図8における電極111a〜111cと接続される各配線112を配線112a、112b、112cとした場合、この例では、図9の(b)に示すように、配線112a、112b、112cは、いずれも、負極性(−)の電圧が印加されるソース線102と重なるように配置される。
なお、配線112は、負極性(−)の電圧が印加されるソース線102と重なるように配置されてもよいし、正極性(+)の電圧が印加されるソース線102と重なるように配置されてもよい。要は、各配線112が、同じ極性の電圧が印加されるソース線102と重なるように配置されていればよい。また、この例では、各電極111に1本の配線112が接続されているが、複数の配線112と接続されていてもよい。
このように、同じ極性の電圧が印加されるソース線102の近傍に各配線112が配置されることで、タッチ検出モードにおいて、各電極111は、同じ極性のノイズを受ける。そのため、各配線112の近傍に配置されるソース線102の極性がばらついている場合と比べ、タッチ検出モードにおいて、各電極111で検出される容量の変化に対するノイズ補正が行いやすくなる。
[実施の形態3]
本実施の形態では、実施の形態2と同様、各電極111は、互いに異なる1本の配線112と接続されるが、配線112の形状が異なる。
本実施の形態では、実施の形態2と同様、各電極111は、互いに異なる1本の配線112と接続されるが、配線112の形状が異なる。
図10Aの(a)は、本実施の形態における配線112の配置例を示す概略平面図であり、図10Aの(b)は、図10Aの(a)における各ソース線102に対し、あるフレームにおいて印加される電圧の極性を示している。なお、図10Aの(a)では電極111の図示は省略されている。また、図10Aの(a)では図示されていないが、配線112と重なる位置にソース線102が配置されている。
本実施の形態では、図10Aの(a)に示すように、一の配線112は、隣接する2本のソース線102の上を交互に重なるように屈曲している。つまり、本実施の形態では、一の配線112は、正極性と負極性の電圧がそれぞれ印加される2本のソース線102の近傍に配置される。そのため、タッチ位置検出モードにおいて、一の配線112の近傍に配置された2本のソース線102の電圧によるノイズは互いに打ち消され、各電極111におけるノイズを低減することができる。
なお、本実施の形態において、電極111は、1本の配線112と接続されてもよいし、複数の配線112と接続されていてもよい。また、この例では、一の配線112は、隣接する2本のソース線102と交互に重なるように屈曲している例であるが、例えば、図10Bに示すように、隣接する4本のソース線102のそれぞれの上に交互に重なるように屈曲していてもよい。つまり、一の配線112は、正極性の電圧が印加されるn本(n:1以上の整数)のソース線102と、負極性の電圧が印加されるn本のソース線102とを含む2n本のソース線102のそれぞれと交互に重なるように屈曲していればよい。
[変形例]
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下にその変形例を示す。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下にその変形例を示す。
(1)上述した実施の形態では、FFSモードで液晶層13を駆動し、電極111及び配線112はアクティブマトリクス基板11に設けられている例を説明したが、以下のように構成してもよい。図11は、本変形例における、配線が配置された領域近傍の表示パネル10の断面を表す模式図である。なお、図11において、実施の形態と同様の構成には同じ符号を付している。
図11に示すように、本変形例では、電極111は、対向基板12において、カラーフィルタ121及びブラックマトリクスBMと接し、アクティブマトリクス基板11における各画素を覆うように配置されている。電極111と液晶層13との間には絶縁層201、202が設けられている。配線112は、絶縁層201を貫通して電極111と接続され、ブラックマトリクスBM及びソース線102と重なるように配置されている。従って、本変形例では、液晶層13は、対向基板12における電極111と、アクティブマトリクス基板11における画素電極104との間の電界により、負の誘電率異方性を有する液晶分子が基板110に対して垂直配向される。つまり、本変形例では、VA(Vertical Alignment)モードで液晶層13が駆動される。
(2)本変形例では、VAモードで液晶層13を駆動させる場合において上記変形例(1)とは異なる構成例を説明する。図12は、本変形例における、配線が配置された領域近傍の表示パネル10の断面を表す模式図である。なお、図12において、実施の形態と同様の構成には同じ符号を付している。
図12に示すように、アクティブマトリクス基板11が対向基板12の上側(視認側)に配置される。アクティブマトリクス基板11は、基板110上に電極111が設けられ、電極111とスイッチング素子103との間に、絶縁層302、303と配線112とが設けられる。配線112は、絶縁層302を貫通して電極111と接続され、ソース線102と重なるように配置される。絶縁層303上にスイッチング素子103が設けられ、絶縁層303と画素電極104の間に絶縁層304が設けられる。そして、液晶層13と画素電極104の間には絶縁層305が設けられる。また、対向基板12におけるカラーフィルタ121及びブラックマトリクスBMと接するように共通電極211が設けられ、共通電極211と液晶層13との間に絶縁層212が設けられる。
この例では、画素電極104と共通電極211との間の電界により、負の誘電率異方性を有する液晶分子が基板110に対して垂直配向され、液晶層13が駆動される。つまり、この場合には、電極111は、センサー電極としてのみ機能し、配線112は、電極駆動部23(図4等参照)によって、一定期間ごとに、センサー電圧のみが印加される。
(3)上述した実施の形態では、1フレームごとに、各ソース線102に、極性を反転させた交流電圧を印加するカラム反転駆動を行う例を説明したが、各ソース線102に、1水平期間ごとに極性を反転させた交流電圧を印加するドット反転駆動を行うようにしてもよい。
(4)上述した実施の形態では、配線112が、ソース線102と重なって配置される例を説明したが、例えば、ブラックマトリクスBMと重なる位置であって、ソース線102より左又は右にずれた位置に配置されていてもよい。要は、一の配線112は、一のソース線102の近傍に配置されていればよい。
Claims (5)
- 複数のゲート線と、前記複数のゲート線と交差する複数のデータ線とを含み、ゲート線とデータ線とで規定される画素からなる表示領域を有する表示パネルと、
前記表示領域に設けられた複数の電極と、
前記表示領域において前記複数の電極と接続された複数の配線と、
一定時間ごとに、前記複数の配線に所定の電圧を印加し、前記複数の電極における容量の変化を検出する検出手段と、を備え、
前記複数のデータ線は、隣接するデータ線と異なる極性の電圧が印加され、
一の電極は、前記複数の配線のうちの少なくとも一の配線と接続され、
前記少なくとも一の配線は、互いに異なる極性の電圧が印加される複数のデータ線の近傍に配置されている、又は、他の配線の近傍に配置されたデータ線と同じ極性の電圧が印加されるデータ線の近傍に配置されている、タッチパネル一体型表示装置。 - 前記一の電極は、2n本(nは1以上の整数)の前記配線と接続され、
前記2n本の配線は、正極性の電圧が印加されるデータ線と負極性の電圧が印加されるデータ線の本数が同じである2n本のデータ線の近傍に配置されている、請求項1に記載のタッチパネル一体型表示装置。 - 前記一の電極は、前記複数の配線のうちの一の配線と接続され、
前記一の配線は、正極性の電圧が印加されるデータ線と負極性の電圧が印加されるデータ線とを含む2n(nは1以上の整数)本のデータ線であって、正極性と負極性の電圧がそれぞれ印加されるデータ線の本数が同じである2n本のデータ線と交互に重なるように屈曲して配置されている、請求項1に記載のタッチパネル一体型表示装置。 - 前記表示パネルは、前記複数のゲート線と前記複数のデータ線とが配置されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向して設けられ、カラーフィルタを有する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備え、
前記複数の電極と前記複数の配線は、前記アクティブマトリクス基板に配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のタッチパネル一体型表示装置。 - 前記表示パネルは、前記複数のゲート線と前記複数のデータ線とが配置されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向して設けられ、カラーフィルタを有する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備え、
前記複数の電極と前記複数の配線は、前記対向基板に配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のタッチパネル一体型表示装置。
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