JP6639829B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タッチセンサを含む表示装置に関するものである。
液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）、電気泳動表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ、ＥＰＤ）などの平板表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＦＰＤ）は、電場生成電極と電気光学活性層（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）を含む。電気光学活性層として、液晶表示装置は液晶層を含み、有機発光表示装置は有機発光層を含み、電気泳動表示装置は電荷を帯びた粒子を含むことができる。電場生成電極は、薄膜トランジスタなどのスイッチング素子に接続されてデータ信号の印加を受けることができ、電気光学活性層は、このようなデータ信号を光学信号に変換することによって映像を表示する。
最近、このような平板表示装置は、映像を表示する機能以外に使用者との相互作用の可能なタッチ感知機能を含むことができる。タッチ感知機能は、使用者が画面の上に指やタッチペン（ｔｏｕｃｈ ｐｅｎ）などをタッチすると、表示装置が画面に加えられた圧力、電荷、光などの変化を感知することによって、物体が画面にタッチされたかどうかや、そのタッチ位置などのタッチ情報を認知する機能である。表示装置は、このようなタッチ情報に基づいて映像信号の入力を受けることができる。
このようなタッチ感知機能は、センサを通じて実現できる。センサは、抵抗膜方式（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）、静電容量方式（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）、電磁気誘導型（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｙｐｅ、ＥＭ）、光感知方式（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｙｐｅ）など多様な方式に分類される。
このうち、静電容量方式のセンサは、感知信号を伝達できる感知電極からなる感知キャパシタを含み、指のような導電体がセンサに接近する時に発生する感知キャパシタの静電容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化を感知して、接触の有無と接触位置などを認知することができる。
特開２０１４−０５３０００号公報
本発明の目的は、タッチセンサのカップリングノイズを防止することである。
本発明の他の目的は、表示装置の周縁領域のタッチ特性を改善することである。
上記課題以外にも、具体的に言及されない他の課題を達成するために本発明を用いることができる。
本発明の一実施形態による表示装置は、複数の画素を含み、映像を表示する表示パネルと、外部物体のタッチを感知する複数のタッチセンサ電極と、複数のタッチセンサ電極との間で相互キャパシタンスを生成する複数の感知入力電極と、を含み、複数のタッチセンサ電極は、映像を表示する表示領域内に位置し、複数の感知入力電極は、前記表示パネルの周縁領域のうちの映像を表示しないブラックマトリックス領域と重畳する領域に位置する。
ここで、タッチセンサ電極は、セルフキャパシタンス方式および相互キャパシタンス方式のうちの少なくとも一方により外部物体のタッチを感知することができる。
また、本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネルと接続されている感知走査駆動部と、タッチセンサ電極および感知入力電極と電気的に接続されており、感知走査駆動部から感知入力信号の入力を受けてタッチセンサ電極および感知入力電極に伝達する感知入力信号線と、表示パネルと接続されている感知信号処理部と、タッチセンサ電極と電気的に接続されており、タッチセンサ電極から感知出力信号を受信して感知信号処理部に伝達する感知出力信号線と、をさらに含むことができる。
ここで、タッチセンサ電極は、セルフキャパシタンス方式によって生成された第１感知出力信号を、第１感知出力信号線を通じて感知信号処理部に伝達し、相互キャパシタンス方式によって生成された第２感知出力信号を、第２感知出力信号線を通じて感知信号処理部に伝達することができる。
また、感知信号処理部は、タッチセンサ電極からセルフキャパシタンス方式によって生成された第１感知出力信号および相互キャパシタンス方式によって生成された第２感知出力信号のうちの少なくとも一方を用いてタッチ座標を抽出することができる。
また、感知信号処理部は、第１感知出力信号と第２感知出力信号とを組み合わせてタッチ座標を抽出することができる。
また、感知信号処理部は、第１感知出力信号の値と第２感知出力信号の値のタッチセンサ電極の位置毎の平均値を算出し、平均値に組み合わせられた信号に対して補間法を用いてタッチ座標を抽出することができる。
また、感知信号処理部は、第１感知出力信号の座標と第２感知出力信号の座標を、補間法を用いて抽出し、抽出した二つの信号座標の平均値によりタッチ座標を抽出することができる。
また、本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネルと接続されているタッチセンサ制御部と、タッチセンサ電極および感知入力電極と電気的に接続されており、タッチセンサ制御部から感知入力信号の入力を受けてタッチセンサ電極および感知入力電極に伝達し、タッチセンサ電極から感知出力信号を受信してタッチセンサ制御部に伝達する感知信号線と、をさらに含むことができる。
ここで、タッチセンサ電極は、セルフキャパシタンス方式によって生成された第１感知出力信号を、第１感知信号線を通じてタッチセンサ制御部に伝達し、相互キャパシタンス方式によって生成された第２感知出力信号を、第２感知信号線を通じてタッチセンサ制御部に伝達することができる。
また、タッチセンサ制御部は、タッチセンサ電極からセルフキャパシタンス方式によって生成された第１感知出力信号および相互キャパシタンス方式によって生成された第２感知出力信号のうちの少なくとも一方を用いてタッチ座標を抽出することができる。
また、タッチセンサ制御部は、第１感知出力信号と第２感知出力信号を組み合わせてタッチ座標を抽出することができる。
また、タッチセンサ制御部は、第１感知出力信号の値と第２感知出力信号の値のタッチセンサ電極の位置毎の平均値を算出し、平均値に組み合わせられた信号に対して補間法を用いてタッチ座標を抽出することができる。
また、タッチセンサ制御部は、第１感知出力信号の座標と第２感知出力信号の座標を、補間法を用いて抽出し、抽出した二つの信号座標の平均値によりタッチ座標を抽出することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の表示パネルは、第１基板および第２基板を含み、タッチセンサ電極は、第２基板の上面に対する物体のタッチを感知し、第２基板には、絶縁膜を挟んで、その上に複数のタッチセンサ電極が形成されているタッチセンサ層と複数の感知入力電極を配置し、その下に共通電極を配置することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の表示パネルは、第１基板および第２基板を含み、第２基板の上面には静電気防止層を配置し、静電気防止層上に接着層を挟んで、複数のタッチセンサ電極が形成されているタッチセンサ層と複数の感知入力電極を配置することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の表示パネルは、第１基板および第２基板を含み、第２基板の上面には静電気防止層を配置し、静電気防止層上に保護層を挟んで、複数のタッチセンサ電極が形成されているタッチセンサ層と複数の感知入力電極を配置することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の表示パネルは、第１基板および第２基板を含み、第２基板の上面には静電気防止層を配置し、静電気防止層に複数のタッチセンサ電極と複数の感知入力電極を形成することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の表示パネルは、第１基板および第２基板を含み、表示パネルは、複数のタッチセンサ電極が形成されているタッチセンサ層と複数の感知入力電極を含むことができる。
ここで、タッチセンサ層に形成された感知信号線は、導電ドットを通じて第１基板側に接続されていてもよい。
本発明の一実施形態による表示装置によれば、タッチセンサは、カップリングノイズを防止することができ、表示装置の周縁領域のタッチ特性を改善することができる。
本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の概略的な配置図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の概略的な配置図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の概略的な配置図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサのパターンを示す表示装置の平面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの周縁領域を示す平面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの周縁領域の断面図である。 本発明の一実施形態による表示装置の大略的な構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態による表示装置の大略的な構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態による表示装置のタッチ座標抽出方法を示すフローチャートである。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の図面符号が使用された。また、広く知られている公知技術の場合、その具体的な説明は省略する。
図面において様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるというとき、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるというときは中間に他の部分がないことを意味する。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“下”にあるというとき、これは他の部分の“直下”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直下”にあるというときは中間に他の部分がないことを意味する。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を“含む”というとき、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
本発明の実施形態によるタッチセンサを含む表示装置について図面を参照して詳細に説明する。以下では、主に、液晶表示装置に関連して説明するが、本発明の実施形態は、有機発光表示装置、電気泳動表示装置のような他の表示装置にも適用することができる。
静電容量方式のセンサは、表示装置内でのセンサ構造によって、表示装置の内部回路によってカップリングノイズ（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｎｏｉｓｅ）が発生することがあり、表示装置の周縁（ｅｄｇｅ）のタッチ特性が低下することがある。
図１〜図３は、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の概略的な配置図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置１は、タッチセンサＴＳを含む表示パネル３００と、表示走査駆動部４００と、データ駆動部５００と、タッチセンサ制御部６００とを含む。
以下、表示装置１において、映像を表示する領域を表示領域（ａｃｔｉｖｅ ａｒｅａ）ＡＡと称し、表示領域ＡＡを除いた残りの領域である非表示領域をブラックマトリックス（ＢＭ、Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）領域、即ち、ＢＭ領域と称して説明する。したがって、表示装置１は、表示領域ＡＡとＢＭ領域を含む。
表示パネル３００は、複数の走査信号線Ｇ１〜Ｇｎ、複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍ、複数の感知信号線ＳＰＬ１〜ＳＰＬｉに接続されている。そして、表示パネル３００は、複数の感知信号線ＳＰＬ１〜ＳＰＬｉに接続されている複数のタッチセンサＴＳと、行列形態に配列されて映像を表示する複数の画素ＰＸとを含む。
感知信号線ＳＰＬ１〜ＳＰＬｉは、大略行方向または大略列方向に延長されており、各タッチセンサＴＳに接続されて感知入力信号と感知出力信号を伝達する。
感知入力信号は、多様な波形および電圧レベルを有し得る。例えば、感知入力信号は、周期的に出力されるパルスを含むことができ、少なくとも二つの互いに異なる電圧レベルを含むことができる。また、感知入力信号は、一定の電圧レベルを基準に変化する交流電圧ＡＣであってもよい。
各タッチセンサＴＳに入力される感知入力信号と各タッチセンサＴＳから出力される感知出力信号は、それぞれ図２のように感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐと感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑを通じて伝達される。
図２は、感知入力信号と感知出力信号が別個の信号線を用いて伝達される場合を示す。感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐは、感知走査駆動部６１０に接続されており、互いにほぼ平行に伸びる。感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐは、感知走査駆動部６１０から入力を受けた感知入力信号を伝達することができる。
感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑは、感知信号処理部６２０と接続されており、感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐと交差し互いにほぼ平行に伸びる。感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑには一定の基準電圧が印加され、表示パネル３００に対するタッチによってタッチセンサＴＳで発生した感知出力信号を感知信号処理部６２０に伝達することができる。
走査信号線Ｇ１〜Ｇｎは、大略行方向に延長されており、各画素ＰＸに接続されている薄膜トランジスタのようなスイッチング素子Ｑをターンオンさせることができるゲートオン電圧とターンオフさせることができるゲートオフ電圧の組み合わせからなるゲート信号を伝達することができる。
データ線Ｄ１〜Ｄｍは、大略列方向に延長されており、各画素ＰＸに接続されているスイッチ素子Ｑのターンオン時にデータ電圧を伝達する。
画素ＰＸは、映像を表示する単位であって、一つの画素ＰＸが基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示するか、複数の画素が時間によって交互に基本色を表示することによって、これらの基本色の空間的または時間的合計により所望の色を表示することができる。それぞれの画素ＰＸには、共通電圧とデータ電圧が印加される。
図３に示すように、各画素ＰＸは、走査信号線Ｇ１〜Ｇｎとデータ線Ｄ１〜Ｄｍに接続されている薄膜トランジスタなどのスイッチング素子Ｑ、およびスイッチング素子Ｑと接続された画素電極１９１を含むことができる。
タッチセンサＴＳは、静電容量方式で接触による感知出力信号を生成することができる。一つの感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐと一つの感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑが交差する部分に一つのタッチセンサＴＳを配置することができる。
また、一つのタッチセンサＴＳの領域には、複数の画素ＰＸを配置することができる。例えば、一つのタッチセンサＴＳの領域には、行方向または列方向に沿って数十個〜数百個の画素ＰＸ列を配置することができる。しかし、一つのタッチセンサＴＳに対応する画素ＰＸの密度はこれに限定されず、表示装置の解像度によって多様に変化させることができる。
タッチセンサＴＳは、セルフキャパシタンス（ｓｅｌｆ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式でタッチによる感知出力信号を生成することができる。タッチセンサＴＳは、感知信号線ＳＰＬ１〜ＳＰＬｉから感知入力信号を受信し、指のような外部物体のタッチによるキャパシタンス変化を感知出力信号として感知信号線ＳＰＬ１〜ＳＰＬｉを通じて出力することができる。
また、タッチセンサＴＳは、感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐから感知入力信号を受信し、指のような外部物体のタッチによるキャパシタンス変化を感知出力信号として感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑを通じて出力することができる。
タッチセンサ制御部６００は、タッチセンサＴＳに印加される感知走査信号を生成して送信し、タッチセンサＴＳから感知出力信号を受信してタッチ情報を生成する。
感知走査駆動部６１０は、表示パネル３００の感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐと接続され、感知入力信号を感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐに印加する。この時、感知入力信号線ＳＬ１〜ＳＬｐに対する感知入力信号の印加は順次に行われる。
感知信号処理部６２０は、表示パネル３００の感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑと接続されており、感知出力信号線ＰＬ１〜ＰＬｑからの感知出力信号を受信して処理する。感知信号処理部６２０は、処理された感知出力信号を用いて接触有無および接触位置などの接触情報を生成することができる。
タッチセンサ制御部６００は、感知走査駆動部６１０および感知信号処理部６２０を含むことができる。
表示走査駆動部４００は、表示パネル３００の走査信号線Ｇ１〜Ｇｎと接続されており、ゲート信号を走査信号線Ｇ１〜Ｇｎに印加する。
データ駆動部５００は、表示パネル３００のデータ線Ｄ１〜Ｄｍと接続されており、入力映像信号に対応するデータ電圧をデータ線Ｄ１〜Ｄｍに印加する。
図４は、本発明の一実施形態によるタッチセンサのパターンを示す表示装置の平面図であり、図５は、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄを示す平面図である。図６は、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄの断面図である。
図４に示すように、マトリックス形態に配列されるタッチセンサＴＳは、酸化インジウム錫（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、炭素ナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ、ＣＮＴ）のような透明な導電物質から形成することができる。タッチセンサＴＳは、四角形、三角形、円形など多様な形状に形成することができ、数ｍｍの大きさで形成することができる。例えば、タッチセンサＴＳが四角形である場合、一辺の長さは約３〜５ｍｍであってもよい。このようなタッチセンサＴＳの大きさは、物体が表示パネル３００にタッチされる時に接触する面積によって変化させることができる。
タッチセンサＴＳおよびこれに接続された感知信号線ＳＰＬは、同一の材料でパターニングによって形成することができる。例えば、一つのＩＴＯ層を積層しパターニングして多数のタッチセンサＴＳと感知信号線ＳＰＬを一つのマスクにより同時に形成することができる。
図４に示すように、表示パネル３００には、タッチセンサＴＳが配列され、感知信号線ＳＰＬがタッチセンサＴＳに接続される。ＢＭ領域には、感知入力電極Ｔｘが列方向に配列され、感知入力信号線ＳＬが感知入力電極Ｔｘに接続される。周縁領域Ｅｄは、表示領域ＡＡとＢＭ領域の境界近くの領域である。
図５および図６に示すように、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄに外部物体の接触がある場合、タッチセンサＴＳ内部のタッチセンサ電極ＴＳｅと外部物体との間で生成される静電容量Ｃｔが変化し、それによる感知出力信号が感知信号線ＳＰＬに出力される。そして、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄに外部物体の接触がある場合、タッチセンサＴＳ内部のタッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘとの間の感知キャパシタＣｍに充電された電荷量が変化し、それによる感知出力信号が感知信号線ＳＰＬに出力される。
表示パネル３００の周縁領域Ｅｄに外部物体の接触がある場合には、セルフキャパシタンス方式と相互キャパシタンス方式（ｍｕｔｕａｌ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の二つの方式によってそれぞれ生成された感知出力信号が感知信号線ＳＰＬに出力される。セルフキャパシタンス方式によって生成された感知出力信号と相互キャパシタンス方式によって生成された感知出力信号は、一つの感知信号線ＳＰＬに出力されてもよいが、それぞれ別個の感知信号線ＳＰＬまたは感知出力信号線ＰＬに出力されてもよい。
タッチセンサ制御部６００は、セルフキャパシタンス方式による感知出力信号を用いて表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチ信号を取得し、相互キャパシタンス方式による感知出力信号を用いて表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチ信号を取得して、二つのタッチ信号を組み合わせて表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチ座標を抽出することができる。
ＢＭ領域に感知入力電極Ｔｘを配列させて、感知入力電極ＴｘとタッチセンサＴＳ内部のタッチセンサ電極ＴＳｅとの間の相互キャパシタンスを用いて表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチを感知する場合には、タッチセンサＴＳのセルフキャパシタンスのみを用いて表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチを感知する場合よりもタッチ感知性能を改善することができる。
そして、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチ特性を改善するために、ＢＭ領域にタッチセンサＴＳや感知出力電極Ｒｘを配列させる場合には、ＢＭ領域に存在する周辺回路８００とのカップリングノイズ（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｎｏｉｓｅ）が発生することがある。周辺回路８００は、表示走査駆動部４００、データ駆動部５００、タッチセンサ制御部６００、感知走査駆動部６１０、感知信号処理部６２０などであり得る。
表示パネル３００の周縁領域Ｅｄを除いた残りの領域において外部物体の接触がある場合には、タッチセンサＴＳ内部のタッチセンサ電極ＴＳｅと外部物体の間で生成される静電容量Ｃｔを用いたセルフキャパシタンス方式のみにより感知出力信号を生成してタッチ座標を抽出することができる。
図６に示すように、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置１は、接触面を含む絶縁基板である上部基板２１０を含む。絶縁基板である上部基板２１０の下には複数のタッチセンサ電極ＴＳｅおよび複数の感知入力電極Ｔｘが位置する。
感知入力電極Ｔｘは列方向に配列され、複数の感知入力電極Ｔｘは、一つの感知入力電極列を成すことができる。一つの感知入力電極列に位置する複数の感知入力電極Ｔｘは、互いに接続されていてもよい。各感知入力電極Ｔｘの形状は、図５に示したように四角形であってもよいが、これに限定されず、多様な形状を有し得る。各感知入力電極Ｔｘの一辺の長さは大略数ｍｍであるが、接触物体および接触方法に応じてその大きさは変わる。
タッチセンサ電極ＴＳｅは、感知入力電極Ｔｘとの間に相互キャパシタンスを形成するので、感知出力電極Ｒｘのような役割を果たす。タッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘは、断面構造で、絶縁基板である上部基板２１０の下の同一平面上に配置することができるが、これとは異なり、互いに異なる層に配置することもできる。
感知入力電極Ｔｘは、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質から形成することができる。
図６に示すように、感知入力電極Ｔｘは、タッチセンサ制御部６００または感知走査駆動部６１０と接続されている感知入力信号線４０（ＳＬ）と電気的に接続されており、タッチセンサ電極ＴＳｅは、タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０と接続されている感知出力信号線５０（ＳＰＬ，ＰＬ）と電気的に接続されている。
感知入力信号線４０と感知出力信号線５０は、互いに異なる層に配置することができる。例えば、図６に示すように、感知入力信号線４０が感知出力信号線５０より下に配置されてもよく、またはその反対であってもよい。ここでは、図６に示すように、絶縁基板である上部基板２１０を基準に感知入力信号線４０が感知出力信号線５０よりも下に位置する場合を例として挙げて説明する。
タッチセンサ電極ＴＳｅの下には、感知出力信号線５０を配置することができる。感知出力信号線５０は列方向に長く伸び、各感知出力信号線５０は、一つのタッチセンサ電極ＴＳｅと直接接触して接続されてもよい。感知出力信号線５０は、感知出力信号をタッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０に伝達できる。
感知出力信号線５０の下には絶縁層８０が位置する。絶縁層８０は、有機絶縁物質または無機絶縁物質を含むことができる。絶縁層８０は、タッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘを露出させる接触孔８５を含むことができる。
絶縁層８０の下には、複数の感知入力信号線４０を配置することができる。感知入力信号線４０は、行方向に長く伸び、接触孔８５を通じてタッチセンサ電極ＴＳｅおよび感知入力電極Ｔｘと電気的に接続されてもよい。タッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘは、一つの感知入力信号線４０を通じて電気的に接続されていてもよく、タッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘは、それぞれ別途の感知入力信号線４０と接続していてもよい。各感知入力信号線４０を通じてタッチセンサ制御部６００または感知走査駆動部６１０から入力された同一の感知入力信号が行方向に配列された複数のタッチセンサＴＳと感知入力電極Ｔｘに伝達される。
外部物体が表示パネル３００の周縁領域Ｅｄの絶縁基板である上部基板２１０の上に接触する場合、外部物体とタッチセンサ電極ＴＳｅとの間に生成される静電容量Ｃｔが変化し、それによる出力感知信号が感知出力信号線５０を通じてタッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０に伝達される。また、タッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘとの間の静電容量Ｃｍが変化し、それによって出力感知信号が感知出力信号線５０を通じてタッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０に伝達される。
セルフキャパシタンス方式によって生成される出力感知信号と相互キャパシタンス方式によって生成される出力感知信号は、同一の感知出力信号線５０を通じてタッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０に伝達されてもよいが、それぞれ別途の感知出力信号線５０を通じて伝達されてもよい。
感知入力信号線４０および感知出力信号線５０が不透明である場合、これらは遮光部材（図示せず）に覆われる。
図７および図８は、本発明の一実施形態による表示装置の大略的な構成を示す断面図である。
図７および図８を参照して、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置１の大略的な構成について説明する。図７は、インセル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）方式のタッチセンサを含む表示装置であり、図８は、オンセル（ｏｎ−ｃｅｌｌ）方式のタッチセンサを含む表示装置である。
タッチセンサを含む表示装置１は、対向配置される第１基板１００および第２基板２００と、第１基板１００と第２基板２００との間の液晶層３０とを有する構成である。液晶層３０の駆動方式は、限定されない。
第２基板２００の上面に外部物体が接触する場合、第１基板１００は下部表示板であり、第２基板２００は上部表示板である。絶縁基板である下部基板１１０を含む第１基板１００のＢＭ領域には周辺回路８００が実装されてもよい。
図７に示すように、第１基板１００の表示領域ＡＡにタッチセンサＴＳを配置し、ＢＭ領域に感知入力電極Ｔｘを配置することができる。タッチセンサＴＳと感知入力電極Ｔｘは、第１基板１００に配置されてもよく、第２基板２００に配置されてもよい。また、タッチセンサＴＳと感知入力電極Ｔｘは、同一層に配置されてもよく、互いに異なる層に配置されてもよい。
図８に示すように、第２基板２００の上の表示領域ＡＡにタッチセンサＴＳを配置し、ＢＭ領域に感知入力電極Ｔｘを配置することができる。タッチセンサＴＳと感知入力電極Ｔｘは、同一層に配置されてもよく、互いに異なる層に配置されてもよい。
図９は、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。
図９に示すように、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置は、第１基板１００と、第２基板２００と、液晶層３０とを含むことができる。第２基板２００の上面に外部物体が接触する場合、第１基板１００は下部表示板であり、第２基板２００は上部表示板である。
表示装置は、透明な絶縁基板の下部基板１１０と上部基板２１０に複数の層が積層されている構造を有する。上部基板２１０の上面が、外部からタッチが行われるタッチ面として意図される。下部基板１１０とその上に積層された層が第１基板１００を構成し、上部基板２１０とその上に積層された層が第２基板２００を構成することができる。液晶表示装置の場合、第１基板１００と第２基板２００との間に液晶層を含む。
第１基板１００について説明すれば、下部基板１１０の上にゲート線１２１と共通電圧線１３１を含むゲート導電体を配置することができる。ゲート導電体は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、およびチタニウム（Ｔｉ）などから形成することができる。実施形態によっては、ゲート導電体は、物理的性質が２つ以上の導電膜を含む多重膜構造を有してもよい。
下部基板１１０の上のＢＭ領域には、周辺回路８００を配置することができる。周辺回路８００は、表示走査駆動部４００、データ駆動部５００、タッチセンサ制御部６００、感知走査駆動部６１０、感知信号処理部６２０などであり得る。
ゲート導電体の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が位置する。ゲート絶縁膜１４０は、物理的性質が異なる少なくとも二つの絶縁層を含む多層膜構造を有してもよい。
ゲート絶縁膜１４０の上には、水素化非晶質シリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）（ａ−Ｓｉ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などからなる半導体１５４が位置する。
半導体１５４の上には、ソース電極１７３、ドレイン電極１７５を含むデータ導電体が位置する。半導体１５４ならびにこれに重畳するゲート線１２１、ソース電極１７３、およびドレイン電極１７５は、薄膜トランジスタを成す。
ドレイン電極１７５およびゲート絶縁膜１４０の上には、画素電極１９１が位置する。画素電極１９１は、ドレイン電極１７５の一部と接触している。画素電極１９１は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電物質からなってもよい。
薄膜トランジスタおよび画素電極１９１の上には、第１保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１８０ａが位置する。第１保護膜１８０ａは、窒化ケイ素（ＳｉＯｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物、または有機絶縁物から形成することができる。第１保護膜１８０ａおよびゲート絶縁膜１４０には、共通電圧線１３１を露出させる接触孔が形成されていてもよい。
第１保護膜１８０ａの上には、共通電極２７０が位置する。共通電極２７０は、接触孔を通じて共通電圧線１３１から共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受けることができる。共通電極２７０は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電物質からなってもよい。
共通電極２７０の上には、第２保護膜１８０ｂが位置する。第２保護膜１８０ｂは、第１保護膜１８０ａと同一の物質から形成されてもよい。
第２保護膜１８０ｂの上の表示領域ＡＡには、タッチセンサ層２８０が位置する。タッチセンサ層２８０は、タッチセンサ電極ＴＳｅを有するタッチセンサＴＳを含む。
第２保護膜１８０ｂの上のＢＭ領域には、感知入力電極２８１が位置する。感知入力電極Ｔｘは、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電物質から形成されてもよい。
第２基板２００について説明すれば、上部基板２１０の上に、遮光部材２２０およびカラーフィルタ２３０が位置する。遮光部材２２０は、ブラックマトリックスとも言い、光漏れを防止する。カラーフィルタ２３０は、遮光部材２２０に囲まれた領域内に大部分が存在し、そのような領域は、光が透過する画素領域に定義されることができる。カラーフィルタ２３０および遮光部材２２０のうちの少なくとも一つは、第１基板１００に配置することもできる。
第１基板１００および第２基板２００の間には、液晶層３０を配置することができる。この場合、データ電圧の印加を受けた画素電極１９１は、共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受けた共通電極２７０と共に液晶層３０に電場を生成することができる。本発明の一実施形態による表示装置の液晶層３０は、液晶分子（図示せず）を含み、液晶分子は、電場のない状態でその長軸が二つの表示板１００，２００の表面に対して水平になるように配向されていてもよい。
図１０〜図１４は、本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置の断面図である。
図１０の表示装置は、図９に例示された表示装置を逆さにしたような構造を有するが、共通電極２７０、タッチセンサ層２８０、および感知入力電極２８１の位置が変更されている。つまり、タッチセンサ層２８０および感知入力電極２８１が共通電極２７０よりも基板１１０の近くに位置する。この場合、タッチセンサは、基板１１０の上面にタッチされる物体を感知する。
図１１〜図１４は、タッチセンサの構造の変形例を示す。これらの変形例には異なる説明をしない限り、前述のタッチセンサの構成が全て適用される。
まず、図１１は、第１基板１００と第２基板２００を含む表示装置１の第２基板２００の上にＩＴＯのような透明導電物質から静電気防止層２６０が形成され、静電気防止層２６０上にタッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１を形成したアドオン（ａｄｄ−ｏｎ）構造を例示する。タッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１は、フィルム上にＩＴＯのような透明導電物質により層を形成し、パターニングして形成された後、フィルムと共に接着層Ｌ１によって静電気防止層２６０に付着されている。タッチセンサ層２８０は、表示パネル３００が位置する表示領域ＡＡに位置するように付着されており、感知入力電極２８１は、ＢＭ領域に付着されている。タッチセンサ層２８０の上には、カバーウィンドウＷが接着層Ｌ２によって付着されてもよい。
図１２は、静電気防止層２６０の上に保護膜２９０を形成し、その上にタッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１をパターニングによって形成したオンセル（ｏｎ−ｃｅｌｌ）構造を例示する。タッチセンサ層２８０は、表示パネル３００が位置する表示領域ＡＡに位置するように付着されており、感知入力電極２８１は、ＢＭ領域に付着されている。タッチセンサ層２８０の上には、カバーウィンドウＷが接着層Ｌによって付着されてもよい。
図１３は、第２基板２００の上に形成された静電気防止層をパターニングしてタッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１を形成した構造を例示する。したがって、タッチセンサ層２８０は、静電気防止層の役割も兼ねる。タッチセンサ層２８０は、表示パネル３００が位置する表示領域ＡＡに位置するように付着されており、感知入力電極２８１は、ＢＭ領域に付着されている。タッチセンサ層２８０の上には、カバーウィンドウＷが接着層Ｌによって付着されてもよい。
図１４は、薄膜トランジスタが形成されない第２基板２００側にタッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１を形成した構造を例示する。タッチセンサ層２８０は、表示パネル３００が位置する表示領域ＡＡに位置するように付着されており、感知入力電極２８１は、ＢＭ領域に付着されている。タッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１が第２基板２００側に形成される場合、フレキシブル回路基板（ＦＰＣＢ）の接続が困難であるので、タッチセンサ層２８０と感知入力電極２８１の感知信号線（図示せず）は、導電ドット（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｄｏｔ）５０を通じて、第１基板１００側に接続される。
図１５は、本発明の一実施形態による表示装置のタッチ座標抽出方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態によるタッチセンサを含む表示装置は、基本的にセルフキャパシタンス方式でタッチ信号を取得し、取得したタッチ信号に基づいてタッチ座標を抽出する。
タッチセンサを含む表示装置１は、表示領域ＡＡの周縁部分に対してはセルフキャパシタンス方式と相互キャパシタンス方式の二つの方式でタッチ信号を取得し（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、タッチ信号を組み合わせて（Ｓ１０３）、タッチ座標を抽出する（Ｓ１０４）。
外部物体が表示パネル３００の周縁領域Ｅｄの絶縁基板である上部基板２１０の上に接触する場合、タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、セルフキャパシタンス方式で外部物体とタッチセンサ電極ＴＳｅとの間に生成される静電容量Ｃｔの変化による出力感知信号であるタッチ信号を取得することができる（Ｓ１０１）。そして、タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、相互キャパシタンス方式でタッチセンサ電極ＴＳｅと感知入力電極Ｔｘとの間の静電容量Ｃｍの変化による出力感知信号であるタッチ信号を取得することができる（Ｓ１０２）。
タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、伝達された二つのタッチ信号を組み合わせることができる（Ｓ１０３）。タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、セルフキャパシタンス方式で取得したタッチ信号の座標を、補間法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いて抽出し、相互キャパシタンス方式で取得したタッチ信号の座標を、補間法を用いて抽出して、二つのタッチ信号を組み合わせることができる（Ｓ１０３）。タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、補間法を用いて抽出した二つのタッチ信号の座標の平均値で最終タッチ座標を抽出することができる（Ｓ１０４）。
また、タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、伝達された二つのタッチ信号のデジタル値のそれぞれのタッチセンサ電極ＴＳｅの位置による平均値を算出して信号を組み合わせることができる（Ｓ１０３）。そして、タッチセンサ制御部６００または感知信号処理部６２０は、二つのタッチ信号の平均値で組み合わせられた信号に対して補間法を用いてタッチ座標を抽出することができる（Ｓ１０４）。
したがって、表示パネル３００の周縁領域Ｅｄのタッチ座標が抽出される場合、セルフキャパシタンス方式および相互キャパシタンス方式のうちの一つの方式によってタッチ座標を求める場合よりも精度よくタッチ座標が求められる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた通常の技術者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属すると理解されなければならない。
１ 表示装置、
３０ 液晶層、
４０ 感知入力信号線、
５０ 感知出力信号線、
８０ 絶縁層、
８５ 接触孔、
１００ 第１基板、
１１０ 下部基板、
１２１ ゲート線、
１３１ 共通電圧線、
１４０ ゲート絶縁膜、
１５４ 半導体、
１７３ ソース電極、
１７５ ドレイン電極、
１８０ａ，１８０ｂ 保護膜、
１９１ 画素電極、
２００ 第２基板、
２１０ 上部基板、
２２０ 遮光部材、
２６０ 静電気防止層、
２７０ 共通電極、
２８０ タッチセンサ層、
２８１ 感知入力電極、
２９０ 保護膜、
３００ 表示パネル、
４００ 表示走査駆動部、
５００ データ駆動部、
６００ タッチセンサ制御部、
６１０ 感知走査駆動部、
６２０ 感知信号処理部、
ＡＡ 表示領域、
ＢＭ ブラックマトリックス、
ＴＳ タッチセンサ、
ＴＳｅ タッチセンサ電極、
Ｔｘ 感知入力電極。

Claims (7)

  1. 複数の画素を含み、映像を表示する表示パネルと、
    外部物体のタッチを感知する複数のタッチセンサ電極と、
    前記複数のタッチセンサ電極との間で相互キャパシタンスを生成する複数の感知入力電極と、を含み、
    前記複数のタッチセンサ電極は、前記映像を表示する表示領域内に位置し、
    前記複数の感知入力電極は、前記表示パネルの前記表示領域に隣接する周縁領域のうちの前記映像を表示しないブラックマトリックス領域と重畳する領域に位置し、
    前記複数のタッチセンサ電極のうち、前記複数の感知入力電極のうちのいずれか一つに隣接したタッチセンサ電極は、セルフキャパシタンス方式によって生成された第１感知出力信号および相互キャパシタンス方式によって生成された第２感知出力信号を出力することを特徴とする表示装置。
  2. 前記タッチセンサ電極は、前記セルフキャパシタンス方式および前記相互キャパシタンス方式により外部物体のタッチを感知することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記表示パネルと接続されている感知走査駆動部と、
    前記タッチセンサ電極および前記感知入力電極と電気的に接続されており、前記感知走査駆動部から感知入力信号の入力を受けて前記タッチセンサ電極および前記感知入力電極に伝達する感知入力信号線と、
    前記表示パネルと接続されている感知信号処理部と、
    前記タッチセンサ電極と電気的に接続されており、前記タッチセンサ電極から前記第１感知出力信号及び前記第２感知出力信号を受信して前記感知信号処理部に伝達する感知出力信号線と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記感知出力信号線は、第１感知出力信号線及び第２感知出力信号線を含み、
    前記タッチセンサ電極は、前記第１感知出力信号を、前記第１感知出力信号線を通じて前記感知信号処理部に伝達し、前記第２感知出力信号を、前記第２感知出力信号線を通じて前記感知信号処理部に伝達することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 前記感知信号処理部は、前記第１感知出力信号および前記第２感知出力信号を用いてタッチ座標を抽出することを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
  6. 前記表示パネルと接続されているタッチセンサ制御部と、
    前記タッチセンサ電極および前記感知入力電極と電気的に接続されており、前記タッチセンサ制御部から感知入力信号の入力を受けて前記タッチセンサ電極および前記感知入力電極に伝達し、前記タッチセンサ電極から前記第１感知出力信号及び前記第２感知出力信号を受信して前記タッチセンサ制御部に伝達する感知信号線と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  7. 前記感知信号線は、第１感知信号線及び第２感知信号性を含み、
    前記タッチセンサ電極は、前記第１感知出力信号を、前記第１感知信号線を通じて前記タッチセンサ制御部に伝達し、前記第２感知出力信号を、前記第２感知信号線を通じて前記タッチセンサ制御部に伝達することを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
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