KR101811060B1 - 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 터치 검출 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과; 상기 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되고, 상기 터치 검출 전극에 대응하는 영역에서 그 폭방향으로 소정수 배치된 복수의 표시 소자와; 상기 복수의 터치 검출 전극의 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 더미 전극을 구비한다. 상기 개구부분은, 상기 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률이, 상기 검출 전극 사이 영역에서의 상기 더미 전극의 전극 배치 면적률과 개략 일치하도록 마련된다.

Description

터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 터치 검출 장치, 및 전자 기기{DISPLAY DEVICE WITH TOUCH DETECTION FUNCTION, TOUCH DETECTION DEVICE, AND ELECTRONIC UNIT}
본 발명은, 터치 검출 장치에 관한 것으로, 특히 외부 근접 물체에 의한 정전용량의 변화에 의거하여 터치를 검출하는 터치 검출 장치, 및 그와 같은 터치 검출 장치를 구비한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
근래, 이른바 터치 패널이라고 불리는 접촉 검출 장치를 액정 표시 장치 등의 표시 장치상에 장착하고, 또는 터치 패널과 표시 장치를 일체화하고, 그 표시 장치에 각종의 버튼 화상 등을 표시시킴에 의해, 통상의 기계식 버튼의 대용으로서 정보 입력을 가능하게 한 표시 장치가 주목받고 있다. 이와 같은 터치 패널을 갖는 표시 장치는, 키보드나 마우스, 키패드와 같은 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 컴퓨터 외에, 휴대전화와 같은 휴대 정보 단말 등에서도, 사용이 확대하는 경향에 있다.
터치 검출 방식에는 몇가지의 방식이 존재하는데, 그 하나로서 정전용량식이 있다. 예를 들면, 일본 특개2008-129708호 공보에는, 복수의 X방향 전극과, 이들과 대향 배치된 복수의 Y방향 전극을 구비하고, 그들의 교차부에 형성된 정전용량이 외부 근접 물체에 의해 변화하는 것을 이용하여 터치를 검출하는 터치 패널이 개시되어 있다. 이들의 전극은, 투광성이 있는 재료를 이용하여 형성되는데, 전극이 있는 장소와 없는 장소에서는, 광투과율이 다르기 때문에, 이들의 전극이 보여 버릴 우려가 있다. 그래서, 이 터치 패널로는, X방향 전극의 전극 사이나, Y방향 전극의 전극 사이에 더미 전극을 마련함에 의해, X방향 전극 및 Y방향 전극이 형성된 전극 영역과, 더미 전극이 배치된 전극 사이 영역으로, 광투과율의 차를 작게 하여, X방향 전극 및 Y방향 전극이 보이기 어렵게 하고 있다.
이 X방향 전극 및 Y방향 전극은, 상술한 광의 투과뿐만 아니라, 예를 들면 외부로부터 입사한 광이 이들의 전극에서 반사됨에 의해서도 보여 버릴 우려가 있는데, 일본 특개2008-129708호 공보에는, 반사에 관해서는 일체 기재가 없다. 이 반사에 의해, X방향 전극 및 Y방향 전극이 보여 버리는 경우에는, 표시 장치에 표시된 화면의 시인성이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 전극에 의한 표시 화면의 시인성의 저하를 억제할 수 있는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 터치 검출 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 복수의 터치 검출 전극과, 복수의 표시 소자와, 더미 전극을 구비하고 있다. 복수의 터치 검출 전극은, 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 것이다. 복수의 표시 소자는, 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되고, 터치 검출 전극에 대응하는 영역에서 그 폭방향으로 소정수 배치된 것이다. 더미 전극은, 복수의 터치 검출 전극의 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 것이다. 상기 개구부분은, 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역에서의 더미 전극의 전극 배치 면적률과 개략 일치하도록 마련되어 있다. 여기서, 「개략 일치」하도록 마련한다는 것은, 완전하게 일치하지 않더라도, 가능한 한 접근하도록 마련하는 것을 의미하는 것이다.
본 발명의 제 2의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 복수의 터치 검출 전극과, 복수의 표시 소자와, 더미 전극을 구비하고 있다. 복수의 터치 검출 전극은, 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 것이다. 복수의 표시 소자는, 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되고, 터치 검출 전극에 대응하는 영역에서 그 폭방향으로 소정수 배치된 것이다. 더미 전극은, 복수의 터치 검출 전극의 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 것이다. 상기 개구부분은, 단위 면적당의 개구부분의 전변(全邊)의 총 길이가, 단위 면적당의 더미 전극의 전변의 총길이와 개략 일치하도록 마련되어 있다.
본 발명의 터치 검출 장치는, 복수의 터치 검출 전극과, 더미 전극을 구비하고 있다. 복수의 터치 검출 전극은, 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 것이다. 더미 전극은, 복수의 터치 검출 신호선의 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 것이다. 상기 개구부분은, 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역에서의 더미 전극의 전극 배치 면적률과 개략 일치하도록 마련되어 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치를 구비한 것이고, 예를 들면, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 또는 휴대전화 등의 휴대 단말 장치 등이 해당한다.
본 발명의 제 1의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 터치 검출 장치, 및 전자 기기에서는, 터치 검출 전극에 마련된 개구부분에 의해, 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률과 검출 전극 사이 영역에서의 더미 전극의 전극 배치 면적률이 거의 같게 된다. 이에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에 있어서, 터치 검출 전극에서의 반사율과, 검출 전극 사이 영역에서의 반사율이, 거의 일치하게 된다.
본 발명의 제 2의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서는, 터치 검출 전극에 마련된 개구부분에 의해, 단위 면적당의 개구부분의 전변의 총 길이와, 단위 면적당의 더미 전극의 전변의 총 길이가, 거의 같게 된다. 전극 배치 면적률과 검출 전극 사이 영역에서의 더미 전극의 전극 배치 면적률이 거의 같게 된다. 이에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에 있어서, 터치 검출 전극에서의 반사율과, 검출 전극 사이 영역에서의 반사율이, 거의 일치하게 된다.
본 발명의 제 1의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서는, 예를 들면, 개구부분은, 단위 면적당의 개구부분의 전변의 총 길이가, 단위 면적당의 더미 전극의 전변의 총 길이와 개략 일치하도록 마련하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 터치 검출 전극은, 개구부분을 갖는 복수의 검출 전극 단위 셀에 의해 구성되는 것이 바람직하고, 검출 전극 사이 영역은, 더미 전극을 갖는 복수의 더미 전극 단위 셀에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 검출 전극 단위 셀 및 더미 전극 단위 셀의 크기는, 500㎛ 사방 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 검출 전극 단위 셀의 크기는, 더미 전극 단위 셀의 크기에 대응하고 있는 것이라도 좋다. 예를 들면, 검출 전극 단위 셀 및 더미 전극 단위 셀은, 개개의 표시 소자에 대응한 위치에 배치되어 있어도 좋다.
표시 소자는, 예를 들면, 적어도 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 및 청색 표시 소자를 포함하는 표시 화소를 구성하고, 검출 전극 단위 셀의 크기는, 표시 화소의 크기의 1 또는 정수배에 대응한 것으로 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 더미 전극 단위 셀의 크기는, 표시 화소의 크기의 1 또는 정수배에 대응한 것으로 할 수 있다.
개구부분은, 예를 들면, 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 및 청색 표시 소자중, 그 전극부분에 대한 투과율이 가장 낮은 색광을 위한 표시 소자에 대응하는 위치에 적어도 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 개구부분은, 청색 표시 소자에 대응하는 위치에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 더미 전극은, 서로 인접하는 그 더미 전극의 간극 중, 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 및 청색 표시 소자의 배열 방향과 교차하는 방향으로 늘어나는 간극이, 청색 표시 소자에 대응하는 위치가 되도록 배치되어 있어도 좋다.
예를 들면, 표시 동작을 행하는 표시 소자를 선택하기 위한 선택선을 또한 구비하고, 개구부분은, 선택선에 대응한 위치에 배치되어 있어도 좋다.
예를 들면, 터치 검출 전극은, 지지하기 위한 유리 기판상에 직접 형성되어도 좋다. 또한, 예를 들면, 터치 검출 전극은, 지지하기 위한 유리 기판상에 투광층을 통하여 형성되고, 또는, 유리 기판과 투광층의 사이에 형성되고, 투광층의 굴절율은, 유리 기판과 터치 검출 전극의 굴절율의 사이의 값을 갖도록 하여도 좋다.
또한, 더미 전극은 전기적으로 플로팅 상태라도 좋다.
예를 들면, 복수의 터치 검출 전극과 교차하는 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극을 구비하고, 정전용량은, 복수의 터치 검출 전극과 복수의 구동 전극과의 각 교차 부분에 형성되도록 하여도 좋다.
예를 들면, 표시 소자는, 액정층과, 액정층을 끼우고 구동 전극과 대향하도록 배치된 화소 전극을 포함하여 구성되도록 하여도 좋고, 액정층과, 액정층과 구동 전극의 사이에 형성된 화소 전극을 포함하여 구성되도록 하여도 좋다. 이 경우, 표시 소자는, 예를 들면, 원편광판 또는 타원 편광판으로 이루어지는 2장의 편광판 사이에 삽입되도록 구성되어도 좋다.
본 발명의 제 1의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치, 터치 검출 장치, 및 전자 기기에 의하면, 터치 검출 전극에 개구부분을 마련하고, 터치 검출 전극의 배치 면적률과 검출 전극 사이 영역에서의 더미 전극의 배치 면적률을 거의 같게 하도록 하였기 때문에, 터치 검출 전극에 의한 반사율과 더미 전극에 의한 반사율을 거의 같게 할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 터치 검출 전극에 의한 표시 화면의 시인성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의하면, 터치 검출 전극에 개구부분을 마련하고, 단위 면적당의 개구부분의 전변의 총 길이와, 단위 면적당의 더미 전극의 전변의 총 길이를 거의 같아지도록 하였기 때문에, 터치 검출 전극에 의한 반사율과 더미 전극에 의한 반사율을 거의 같게 할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 터치 검출 전극에 의한 표시 화면의 시인성의 저하를 억제할 수 있다.
상기 일반적인 기술 및 이하의 상세한 설명은 모두 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 청구하는 기술의 상세한 설명을 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 손가락이 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이고, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치의 한 구성예를 도시하는 블록도.
도 5는 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 6의 (A) 및 (B)는 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 화소 배열을 도시하는 회로도 및 평면도.
도 7은 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 한 구성예를 도시하는 사시도.
도 8은 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 전극 및 더미 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 9의 (A) 및 (B)는 전극 면적비 및 전극 에지 길이비를 설명하기 위한 평면도.
도 10의 (A) 및 (B)는 반사율의 측정을 설명하기 위한 모식도.
도 11의 (A) 및 (B)는 반사율비의 전극 면적비 의존성 및 전극 에지 길이비 의존성의 한 예를 도시하는 특성도.
도 12의 (A) 및 (B)는 실시의 형태에 관한 얼라인먼트 마크를 도시하는 도면.
도 13은 제 1의 실시의 형태의 변형예에 관한 터치 검출 전극 및 더미 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 14는 제 2의 실시의 형태에 관한 터치 검출 전극 및 더미 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 15의 (A) 및 (B)는 제 2의 실시의 형태에 관한 종방향 전극 에지 길이를 설명하기 위한 평면도.
도 16은 제 2의 실시의 형태의 변형예에 관한 터치 검출 전극 및 더미 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 17의 (A) 및 (B)는 제 2의 실시의 형태의 변형예에 관한 횡방향 전극 에지 길이를 설명하기 위한 평면도.
도 18은 제 3의 실시의 형태에 관한 터치 검출 전극 및 더미 전극의 한 구성예를 도시하는 평면도.
도 19는 실시의 형태에 관한 실시예를 표시하는 표.
도 20은 실시의 형태를 적용한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치중, 적용예 1의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 21의 (A) 및 (B)는 적용예 2의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 22는 적용예 3의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 23은 적용예 4의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 24의 (A) 및 (B)는 적용예 5의 외관 구성을 도시하는 정면도, 측면도, 상면도 및 하면도.
도 25는 본 발명의 실시의 형태의 변형예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 26은 본 발명의 실시의 형태의 다른 변형예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1.정전용량식 터치 검출의 기본 원리
2. 제 1의 실시의 형태
3. 제 2의 실시의 형태
4. 제 3의 실시의 형태
5. 실시예
6. 적용예
<1.정전용량식 터치 검출의 기본 원리>
우선 최초에, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서의 터치 검출의 기본 원리에 관해 설명한다. 이 터치 검출 방식은, 정전용량식의 터치 센서로서 구현화되는 것이고, 예를 들면 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 유전체(D)를 끼우고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극(구동 전극(E1) 및 터치 검출 전극(E2))를 이용하여, 용량 소자를 구성한다. 이 구조는, 도 1의 (B)에 도시한 등가 회로로서 표시된다. 구동 전극(E1), 터치 검출 전극(E2) 및 유전체(D)에 의해, 용량 소자(C1)가 구성된다. 용량 소자(C1)는, 그 일단이 교류 신호원(구동 신호원)(S)에 접속되고, 타단(P)은 저항기(R)를 통하여 접지됨과 함께, 전압 검출기(터치 검출부)(DET)에 접속된다. 교류 신호원(S)으로부터 구동 전극(E1)(용량 소자(C1)의 일단)에 소정의 주파수(예를 들면 수kHz 내지 수십kHz 정도)의 교류 구형파(Sg)(도 3의 (B))를 인가하면, 터치 검출 전극(E2)(용량 소자(C1)의 타단(P))에, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같은 출력 파형(터치 검출 신호(Vdet))이 나타난다. 또한, 이 교류 구형파(Sg)는, 후술하는 구동 신호(Vcom)에 상당하는 것이다.
손가락이 접촉(또는 근접)하지 않은 상태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 용량 소자(C1)에 대한 충방전에 수반하여, 용량 소자(C1)의 용량치에 응한 전류(I0)가 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단(P)의 전위 파형은, 예를 들면 도 3의 (A)의 파형(V0)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다.
한편, 손가락이 접촉(또는 근접)한 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 손가락에 의해 형성된 용량 소자(C2)가 용량 소자(C1)에 직렬로 추가된 형태가 된다. 이 상태에서는, 용량 소자(C1, C2)에 대한 충방전에 수반하여, 각각 전류(I1, I2)가 흐른다. 이때의 용량 소자(C1)의 타단(P)의 전위 파형은, 예를 들면 도 3의 (A)의 파형(V1)과 같이 되고, 이것이 전압 검출기(DET)에 의해 검출된다. 이때, 점(P)의 전위는, 용량 소자(C1, C2)를 흐르는 전류(I1, I2)의 값에 의해 정해지는 분압 전위가 된다. 이 때문에, 파형(V1)은, 비접촉 상태에서의 파형(V0)보다도 작은 값이 된다. 전압 검출기(DET)는, 검출한 전압을 소정의 임계치 전압(Vth)과 비교하고, 이 임계치 전압 이상이면 비접촉 상태라고 판단하는 한편, 임계치 전압 미만이면 접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출이 가능해진다.
<2. 제 1의 실시의 형태>
[구성예]
(전체 구성예)
도 4는, 본 발명의 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치의 한 구성예를 도시하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시의 형태에 관한 터치 검출 장치는, 본 실시의 형태에 의해 구현화되기 때문에, 아울러서 설명한다. 이 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 이용하고 있고, 그 액정 표시 소자에 의해 구성되는 액정 표시 디바이스와 정전용량식의 터치 검출 디바이스를 일체화한, 이른바 인 셀 타입의 장치이다.
이 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)는, 제어부(11)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)와, 구동 전극 드라이버(14)와, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)와, 터치 검출부(40)를 구비하고 있다.
제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호(Vdisp)에 의거하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14), 및 터치 검출부(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 표시 구동의 대상이 되는 1수평 라인을 순차로 선택하는 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 게이트 드라이버(12)는, 후술하는 바와 같이, 주사 신호(Vscan)를, 주사 신호선(GCL)을 통하여, 화소(Pix)의 TFT 소자(Tr)의 게이트에 인가함에 의해, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 액정 표시 디바이스(20)에 매트릭스형상으로 형성되어 있는 화소(Pix)중의 1행(1수평 라인)을 표시 구동의 대상으로 하여 순차로 선택하도록 되어 있다.
소스 드라이버(13)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 각 화소(Pix)(후술)에 화소 신호(Vpix)를 공급하는 회로이다. 구체적으로는, 소스 드라이버(13)는, 후술하는 바와 같이, 화소 신호(Vpix)를, 화소 신호선(SGL)을 통하여, 게이트 드라이버(12)에 의해 순차로 선택되는 1수평 라인을 구성하는 각 화소(Pix)에 각각 공급하는 것이다. 그리고 이들의 화소(Pix)에서는, 공급되는 화소 신호(Vpix)에 응하여, 1수평 라인의 표시가 행하여지도록 되어 있다.
구동 전극 드라이버(14)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 구동 전극(COML)(후술)에 구동 신호(Vcom)를 공급하는 회로이다. 구체적으로는, 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 전극(COML)에 대해, 구동 신호(Vcom)를 시분할적으로 순차로 인가한다. 그리고 터치 검출 디바이스(30)는, 복수의 터치 검출 전극(TDL)(후술)으로부터, 그 구동 신호(Vcom)에 의거한 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하고, 터치 검출부(40)에 공급하도록 되어 있다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 터치 검출 기능을 내장한 표시 디바이스이다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 액정 표시 디바이스(20)와, 터치 검출 디바이스(30)를 갖는다. 액정 표시 디바이스(20)는, 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 공급되는 주사 신호(Vscan)에 따라, 1수평 라인씩 순차로 주사하여 표시를 행하는 디바이스이다. 터치 검출 디바이스(30)는, 상술한 정전용량식 터치 검출의 기본 원리에 의거하여 동작하고, 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하는 것이다. 이 터치 검출 디바이스(30)는, 후술하는 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)로부터 공급되는 구동 신호(Vcom)에 따라 순차로 주사를 행하고, 터치 검출을 행하도록 되어 있다.
터치 검출부(40)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호와, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급되는 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 터치 검출 영역에서의 그 좌표 등을 구하고, 출력 신호(Out)로서 출력하는 회로이다.
(터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10))
다음에, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 구성예를 상세히 설명한다.
도 5는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)의 주요부 단면 구조의 예를 도시하는 것이다. 이 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 화소 기판(2)과, 이 화소 기판(2)에 대향하여 배치된 대향 기판(3)과, 화소 기판(2)과 대향 기판(3)의 사이에 삽입된 액정층(6)을 구비하고 있다.
화소 기판(2)은, 회로 기판으로서의 TFT 기판(21)과, 이 TFT 기판(21)상에 매트릭스형상으로 배설된 복수의 화소 전극(22)을 갖는다. TFT 기판(21)에는, 도시하지 않지만, 각 화소의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)나, 각 화소 전극(22)에 화상 신호(Vpix)를 공급하는 화소 신호선(SGL), 각 TFT를 구동하는 주사 신호선(GCL) 등의 배선이 형성되어 있다.
대향 기판(3)은, 유리 기판(31)과, 이 유리 기판(31)의 한쪽의 면에 형성된 컬러 필터(32)와, 이 컬러 필터(32)의 위에 형성된 복수의 구동 전극(COML)을 갖는다. 컬러 필터(32)는, 예를 들면 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터층을 주기적으로 배열하여 구성함으로써, 각 표시 화소에 R, G, B의 3색이 1조로서 대응지어져 있다. 구동 전극(COML)은, 액정 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능하는 것이다. 또한, 이 예에서는 구동 전극을 표시와 터치 검출로서 공용하도록 하였지만, 별체로 하여 각각 마련하도록 하여도 좋다. 구동 전극(COML)은, 도시하지 않은 콘택트 도전 실린더에 의해 TFT 기판(21)과 연결되고, 이 콘택트 도전 실린더를 통하여, TFT 기판(21)으로부터 구동 전극(COML)에 교류 구형파형의 구동 신호(Vcom)가 인가되도록 되어 있다. 유리 기판(31)의 다른 쪽의 면에는, 투광층(33)이 형성되고, 그 위에 터치 검출 디바이스(30)의 검출 전극인 터치 검출 전극(TDL)이 형성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide), IZO, SnO 등에 의해 구성되는 것이고, 투광성이 있는 전극이다. 터치 검출 전극(TDL)은, 후술하는 바와 같이, 복수의 개구부를 갖고 있다. 투광층(33)은, 예를 들면 SiN, SiC 등 절연성의 재료에 의해 구성되는 것이고, 투광층(33)의 굴절율은, 시감도(Visibility)가 높은 파장 550㎚ 부근에서, 유리 기판(31)의 굴절율(예를 들면 1.5 정도)와 터치 검출 전극(TDL)의 굴절율(예를 들면 1.8 정도)의 사이의 값(예를 들면 SiN에서는 1.75 정도, SiC에서는 1.6 정도)으로 되어 있다. 이 투광층(33)은, 유리 기판(31)과 터치 검출 전극(TDL)의 사이에서 반사를 저감하기 위한 인덱스 매칭층으로서 마련된 것이다. 또한, 이 터치 검출 전극(TDL)의 위에는, 편광판(35)이 마련되어 있다.
액정층(6)은, 전계의 상태에 응하여 그곳을 통과하는 광을 변조하는 것이고, 예를 들면, TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment), ECB(Electrically Controlled Birefringence; 전계 제어 복굴절) 등의 각종 모드의 액정이 사용된다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2)의 사이, 및 액정층(6)과 대향 기판(3)의 사이에는, 각각 배향막이 배설되고, 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판이 배치되지만, 여기서는 도시를 생략하고 있다. 편광판(35) 및 이 입사측 편광판(도시 생략)은, 원편광판 또는 타원 편광판이 사용된다.
도 6은, 액정 표시 디바이스(20)에서의 화소 구조의 구성예를 도시하는 것이고, (A)는 회로도를 도시하고, (B)는 평면도를 도시한다. 액정 표시 디바이스(20)는, 매트릭스형상으로 배열한 복수의 화소(Pix)를 갖고 있다. 각 화소(Pix)는, 3개의 서브 화소(SPix)에 의해 구성된다. 이 3개의 서브 화소(SPix)는, 도 5에 도시한 컬러 필터(32)의 3색(RGB)에 각각 대응하도록 배치되어 있다. 서브 화소(SPix)는, TFT 소자(Tr) 및 액정 소자(LC)를 갖고 있다. TFT 소자(Tr)는, 박막 트랜지스터에 의해 구성되는 것이고, 이 예에서는, n채널의 MOS(Metal Oxide Semiconductor)형의 TFT로 구성되어 있다. TFT 소자(Tr)의 소스는 화소 신호선(SGL)에 접속되고, 게이트는 주사 신호선(GCL)에 접속되고, 드레인은 액정 소자(LC)의 일단에 접속되어 있다. 액정 소자(LC)는, 일단이 TFT 소자(Tr)의 드레인에 접속되고, 타단이 구동 전극(COML)에 접속되어 있다.
서브 화소(SPix)는, 주사 신호선(GCL)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 행에 속하는 다른 서브 화소(SPix)와 서로 접속되어 있다. 주사 신호선(GCL)은, 게이트 드라이버(12)와 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호(Vscan)가 공급된다. 또한, 서브 화소(SPix)는, 화소 신호선(SGL)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 열에 속하는 다른 서브 화소(SPix)와 서로 접속되어 있다. 화소 신호선(SGL)은, 소스 드라이버(13)와 접속되고, 소스 드라이버(13)로부터 화소 신호(Vpix)가 공급된다.
화소 신호선(SGL) 및 주사 신호선(GCL)은, 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 서로 인접하는 서브 화소(SPix)의 사이의 경계에 배치되어 있다. 구체적으로는, 화소 신호선(SGL)은, 횡방향으로 인접하는 서브 화소(SPix)의 사이의 경계에 배치되고, 주사 신호선(GCL)은, 종방향으로 인접하는 서브 화소(SPix)의 사이의 경계에 배치되어 있다. 화소 신호선(SGL) 및 주사 신호선(GCL)은, 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴, 티탄 등의 단층 또는 다층막 등으로 구성된다. 이에 의해, 화소 신호선(SGL) 및 주사 신호선(GCL)의 부분에서는 광이 통과하지 않도록 되어 있다.
또한, 서브 화소(SPix)는, 구동 전극(COML)에 의해, 액정 표시 디바이스(20)의 같은 행에 속하는 다른 서브 화소(SPix)와 서로 접속되어 있다. 구동 전극(COML)은, 구동 전극 드라이버(14)와 접속되고, 구동 전극 드라이버(14)로부터 구동 신호(Vcom)가 공급된다.
이 구성에 의해, 액정 표시 디바이스(20)에서는, 게이트 드라이버(12)가 주사 신호선(GCL)를 시분할적으로 선순차 주사하도록 구동함에 의해, 1수평 라인이 순차로 선택되고, 그 1수평 라인에 속하는 화소(Pix)에 대해, 소스 드라이버(13)가 화소 신호(Vpix)를 공급함에 의해, 1수평 라인씩 표시가 행하여지도록 되어 있다.
도 7은, 터치 검출 디바이스(30)의 한 구성예를 사시적으로 도시하는 것이다. 터치 검출 디바이스(30)는, 대향 기판(3)에 마련된, 구동 전극(COML) 및 터치 검출 전극(TDL)에 의해 구성되어 있다. 구동 전극(COML)은, 도면의 좌우 방향으로 연재되는 복수의 스트라이프형상의 전극 패턴으로 분할되어 있다. 터치 검출 동작을 행할 때는, 각 전극 패턴에는, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 구동 신호(Vcom)가 순차로 공급되고, 시분할적으로 순차로 주사 구동이 행하여지도록 되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)은, 구동 전극(COML)의 전극 패턴의 연재 방향과 교차하는 방향으로 늘어나는 전극 패턴으로 구성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL) 사이(검출 전극 사이 영역)에는, 후술하는 바와 같이, 더미 전극(37)(도시 생략)이 배치되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)의 각각은, 후술하는 바와 같이, 터치 검출 전극(TDL)과 더미 전극(37)에서, 반사율을 같게 하기 위한 복수의 개구부분을 포함하는 전극 패턴을 갖고 있다. 터치 검출 전극(TDL)의 각 전극 패턴은, 터치 검출부(40)에 각각 접속되어 있다. 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL)에 의해 서로 교차한 전극 패턴은, 그 교차 부분에 정전용량을 형성하고 있다.
이 구성에 의해, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 구동 전극 드라이버(14)가 구동 전극(COML)에 대해 구동 신호(Vcom)를 인가함에 의해, 터치 검출 전극(TDL)으로부터 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하고, 터치 검출이 행하여지도록 되어 있다. 즉, 구동 전극(COML)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 터치 검출의 기본 원리에서의 구동 전극(E1)에 대응하고, 터치 검출 전극(TDL)은, 터치 검출 전극(E2)에 대응하는 것이고, 터치 검출 디바이스(30)는 이 기본 원리에 따라 터치를 검출하도록 되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전용량식 터치 센서를 매트릭스형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐서 주사함에 의해, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 생긴 위치의 검출도 가능하게 되어 있다.
도 8은, 터치 검출 전극(TDL)의 한 구성예를 도시하는 것이다. 터치 검출 전극(TDL)은, 화소(Pix)가 배치된 표시 영역(Sd)에서, 복수의 개구부(36)(개구부(36A, 36B))를 갖고 있다. 이들의 개구부(36)는, 화소(Pix)와 대응하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 개구부(36A)는, 청(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하는 부분에 형성되고, 개구부(36B)는, 도면의 종방향으로 인접하는 화소(Pix)의 경계에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 개구부(36B)는, 화소 기판(2)에 형성된 주사 신호선(GCL)에 대응하는 위치, 즉, 광을 통과시키지 않는 위치에 배치되어 있다. 이와 같이, 이들의 개구부(36)는, 화소(Pix)의 주기로 형성되어 있다. 환언하면, 터치 검출 전극(TDL)은, 화소(Pix)를 단위 셀(UC)로 하여 형성되어 있다. 이 단위 셀(UC)은, 인간의 눈으로 인식할 수 없는 크기인 것이 바람직하고, 예를 들면 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 터치 검출 전극(TDL)은, 표시 영역(Sd)의 외측의 액자 영역(Sf)으로 늘어나서 형성되어 있고, 터치 검출부(40)와 접속되어 있다.
서로 인접하는 터치 검출 전극(TDL)의 사이의 영역(검출 전극 사이 영역(Rd))에는, 복수의 더미 전극(37)이 형성되어 있다. 더미 전극(37)은, 터치 검출 전극(TDL)과 마찬가지로 ITO에 의해 구성된다. 더미 전극(37)도 또한, 화소(Pix)와 대응하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 도 8에서, 더미 전극(37)은, 도면의 횡방향으로 인접하는 더미 전극(37)의 사이의 간극이, 화소(Pix)에서의 청색(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하도록 배치되어 있다. 또한, 더미 전극(37)은, 도면의 종방향으로 인접하는 더미 전극(37)의 사이의 간극이, 화소(Pix)의 경계에 대응하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 더미 전극(37)도 또한, 화소(Pix)의 주기로 형성되어 있다. 이 더미 전극(37)은, 단위 셀(UC)과 마찬가지로, 인간의 눈으로 인식할 수 없는 크기인 것이 바람직하고, 예를 들면 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 더미 전극(37)의 각각은, 전기적으로 다른 부분과 접속되어 있지 않고, 플로팅 상태로 되어 있다.
터치 검출 전극(TDL)에서의 개구부(36A), 및 횡방향으로 인접하는 더미 전극(37)의 사이의 간극이, 청(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하도록 배치되어 있는 것은, 이들의 전극에서의 광투과율이, 적(R), 녹(G), 청(B)중, 청(B)에서 가장 낮은 것에 대응하고 있다. 즉, 청(B)의 서브 화소(SPix)를 개구부(36A)나 더미 전극(37)의 간극의 위치에 배치함에 의해, 청색의 광의 강도가 이들의 전극에서 저하되어, 백색의 색도가 황변화하는 것을 억제하도록 되어 있다.
도 9의 (A)는, 터치 검출 전극(TDL)의 단위 셀(UC)의 한 구성예를 도시하는 것이고, 도 9의 (B)는, 더미 전극(37)의 한 구성예를 도시하는 것이다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)에서는, 도 9의 (A)에 도시한, 터치 검출 전극(TDL)의 단위 셀(UC)에서의 전극이 배치되어 있는 부분의 면적(사선부)이, 도 9의 (B)에 도시한 더미 전극(37)의 면적(사선부)과 거의 일치하도록 되어 있다. 환언하면, 터치 검출 전극(TDL)에서의 전극의 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 전극의 배치 면적률과 거의 일치하도록 되어 있다.
여기서, 서브 화소(SPix)는, 본 발명에서의 「표시 소자」의 한 구체예에 대응한다. 개구부(36A, 36B)는, 본 발명에서의 「개구부분」의 한 구체예에 대응한다. 단위 셀(UC)은, 본 발명에서의 「검출 전극 단위 셀」의 한 구체예에 대응한다. 화소(Pix)는, 본 발명에서의 「표시 화소」의 한 구체예에 대응한다. 주사 신호선(GCL)은, 본 발명에서의 「선택선」의 한 구체예에 대응한다.
[작용 및 효과]
계속해서, 본 실시의 형태의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)의 작용 및 효과에 관해 설명한다.
(전체 동작 개요)
제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호(Vdisp)에 의거하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14), 및 터치 검출부(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다. 게이트 드라이버(12)는, 액정 표시 디바이스(20)에 주사 신호(Vscan)를 공급하고, 표시 구동의 대상이 되는 1수평 라인을 순차로 선택한다. 소스 드라이버(13)는, 게이트 드라이버(12)에 의해 선택된 1수평 라인을 구성하는 각 화소(Pix)에, 화소 신호(Vpix)를 공급한다. 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 전극(COML)에 대해 구동 신호(Vcom)를 순차로 인가한다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)는, 표시 동작을 행함과 함께, 구동 신호(Vcom)에 의거하여 터치 검출 동작을 행하고, 터치 검출 전극(TDL)으로부터 터치 검출 신호(Vdet)를 출력한다. 터치 검출부(40)는, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무 및 터치 좌표를 구하고, 그 결과를 출력 신호(Out)로서 출력한다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)에서는, 터치 검출 전극(TDL)과, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서, 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적이 거의 같게 되도록 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극을 형성하고 있다. 이에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에 있어서, 터치 검출 전극(TDL)에서의 반사율과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 반사율이 가까운 값이 되고, 터치 검출 전극(TDL)이 보이기 어렵게 되고, 표시 화면의 시인성이 개선된다. 이하에, 그 상세를 설명한다.
(반사율비)
도 10은, 반사율의 측정을 모식적으로 나타낸 것이고, (A)는 터치 검출 전극(TDL)에서의 측정을 도시하고, (B)는 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 측정을 도시한다. 이 측정에서는, 터치 검출 전극(TDL)과 검출 전극 사이 영역(Rd)의 각각에 대해 광을 조사하고, 그때의 직경 600㎛의 원의 범위(측정 에어리어(M))에서의 반사율을 각각 구하였다. 그리고 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 반사율을, 터치 검출 전극(TDL)에서의 반사율로 나눈 것을 반사율비(Rref)로 하였다. 이 반사율비(Rref)는, 이 정의로부터 분명한 바와 같이, "100%"에 가까울수록 검출 전극 사이 영역(Rd)의 반사율과 터치 검출 전극(TDL)에서의 반사율이 가까운 것을 의미하고 있다. 즉, 반사율비(Rref)가 "100%"에 가까울수록, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 터치 검출 전극(TDL)이 보이기 어렵게 된다.
광의 반사는, 전극의 윗면에 의한 기여(寄與)(예를 들면 도 9의 사선부) 외에, 전극의 측면에 의한 기여(예를 들면 도 9의 에지부(E))가 있다고 생각된다. 그래서, 사선부의 면적(전극 면적(S)), 및 에지부(E)의 합계의 길이(전극 에지 길이(LE))가 다른 복수의 샘플을 시작(試作)하고, 반사율비(Rref)를 측정하였다.
도 11은, 반사율비(Rref)의 측정 결과를 도시하는 것이고, (A)는 전극 면적비(RS) 의존성을 도시하고, (B)는 전극 에지 길이비(RLE) 의존성을 도시한다. 여기서, 전극 면적비(RS)는, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적을, 터치 검출 전극(TDL)에서의 단위 셀(UC)당의 전극 면적으로 나눈 것이다. 또한, 전극 에지 길이비(RLE)는, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 에지 길이를, 터치 검출 전극(TDL)에서의 단위 셀(UC)당의 전극 에지 길이로 나눈 것이다.
반사율비(Rref)는, 도 11의 (A)에 도시한 바와 같이, 전극 면적비(RS)와 강한 상관이 있고, 전극 면적비(RS)가 클수록 반사율비(Rref)가 커진다. 또한, 반사율비(Rref)는, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, 전극 에지 길이비(RLE)와 약한 상관이 있고, 전극 에지 길이비(RLE)가 길수록 반사율비(Rref)가 커진다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)에서는, 반사율비(Rref)가 전극 면적비(RS)와 강한 상관을 갖는 것에 주목하여, 터치 검출 전극(TDL)과, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서, 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적이 거의 같게 되도록 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)을 형성하고 있다. 이것은, 터치 검출 전극(TDL)에 개구부(36)를 마련함에 의해 실현할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 개구부(36A)의 개구 폭(Wa) 및 개구부(36B)의 개구 폭(Wb)을, 서로 인접하는 더미 전극(37)의 사이의 간격보다도 넓게 되도록 조정함에 의해, 이들의 전극 면적이 거의 일치하도록 하고 있다. 이에 의해, 터치 검출 전극(TDL)에서의 반사율과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 반사율을 가까운 값으로 할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 터치 검출 전극(TDL)을 보이기 어렵게 하여, 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)의 표시면에는 편광판(35)이 형성되어 있다. 이에 의해, 터치 검출 전극(TDL)이나 더미 전극(37)으로부터의 반사광 자체를 적게 할 수 있기 때문에, 터치 검출 전극(TDL)을 보이기 어렵게 할 수 있다.
실시예에 관해서는, 나중에 도 19에서 상세히 설명하지만, 전극 면적비(RS)를 100%에 접근함에 의해, 반사율비(Rref)를 100%에 접근할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성이 개선되는 것을 확인하였다.
(얼라인먼트 마크)
도 8에 도시한 바와 같이, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)에서는, 화소(Pix)에 대응하도록, 개구부(36)나, 더미 전극(37)을 마련하고 있다. 이것은, 대향 기판(3)에 터치 검출 전극(TDL)이나 더미 전극(37)을 형성할 때에, 화소(Pix)와의 얼라인먼트를 취할 필요가 있는 것을 의미하고 있다. 이하에, 이 얼라인먼트할 때에 사용하는 얼라인먼트 마크에 관해 상세히 설명한다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)의 제조 공정에서는, 예를 들면, 화소 기판 제조 공정에서 제조된 대형판의 화소 기판(102)과, 대향 기판 제조 공정에서 제조된 대형판의 대향 기판(103)을 겹쳐서, 그 후에 필요에 응하여 겹친 유리를 연마 또는 에칭하여 박판화를 행하고, 그 후에 대향 기판(103)에 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37) 등을 형성한다. 그리고 이들의 전극 등을 형성 후에, 이 겹친 대형판의 기판을 절단하고, 그 절단된 각 기판에 대해 다양한 부품을 부착하여 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)를 조립한다.
이 제조 공정의 예에서는, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)은, 대형판의 화소 기판(102)과 대형판의 대향 기판(103)을 겹친 후에 형성된다. 따라서, 이들의 전극을 형성할 때에 사용하는 얼라인먼트 마크는, 화소 기판 제조 공정에서 사용한 얼라인먼트 마크, 및 대향 기판 제조 공정에서 사용한 얼라인먼트 마크의 어느 쪽도 사용할 수 있다.
도 12의 (A)는, 대형판의 화소 기판(102)의 얼라인먼트 마크의 한 예를 도시하고, 도 12의 (B)는, 대형판의 대향 기판(103)의 얼라인먼트 마크의 한 예를 도시하는 것이다. 도 12의 (A)에 도시한 대형판의 화소 기판(102)의 얼라인먼트 마크는, 화소 기판 제조 공정에서, TFT 기판(21)에, TFT 소자(Tr), 화소 전극(22), 화소 신호선(SGL), 주사 신호선(GCL) 등을 형성하고, 또는 그것들을 검사할 때에 사용되는 것이다. 도 12의 (B)에 도시한 대형판의 대향 기판(103)의 얼라인먼트 마크는, 대향 기판 제조 공정에서, 유리 기판(31)에, 컬러 필터(32), 구동 전극(COML) 등을 형성하고, 또는 그것들을 검사할 때에 사용되는 것이다.
이들의 얼라인먼트 마크를, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)을 형성할 때에 사용하기 위해서는, 대형판의 화소 기판(102)과 대형판의 대향 기판(103)을 겹친 때에, 이들의 얼라인먼트 마크가 외부로부터 검출할 수 있도록 되어 있을 필요가 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 12의 (A)에 도시한, 대형판의 화소 기판(102)의 얼라인먼트 마크(A1)를 터치 검출 전극(TDL) 등을 형성할 때에 사용하는 경우에는, 대형판의 대향 기판(103)에서의, 얼라인먼트 마크(A1)의 위치에 대응한 위치에는, 패턴이 없을 필요가 있다. 또한, 예를 들면, 도 12의 (B)에 도시한, 대형판의 대향 기판(103)의 얼라인먼트 마크(A2)를 터치 검출 전극(TDL) 등을 형성할 때에 사용하는 경우에는, 대형판의 화소 기판(102)에서의, 얼라인먼트 마크(A2)의 위치에 대응하는 위치에는, 패턴이 없을 필요가 있다. 이와 같이 함에 의해, 대형판의 화소 기판(102)과 대형판의 대향 기판(103)을 겹친 때라도, 터치 검출 전극(TDL) 등을 형성할 때에 사용하는 얼라인먼트 마크(예를 들면 얼라인먼트 마크(A1, A2))가 검출될 수 있기 때문에, 장치의 오인식이나 판독 에러를 방지하는 것이 가능해진다.
이상의 설명에서는, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)은, 대형판의 화소 기판(102)과 대형판의 대향 기판(103)을 겹친 후에 형성되도록 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, 대향 기판 제조 공정에서 대형판의 대향 기판에 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)을 형성한 후에, 대형판의 화소 기판(102)과 겹쳐도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 대향 기판 제조 공정에서는, 컬러 필터 등의 대향 기판 패턴을 형성한 후에 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)을 형성하여도 좋고, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)을 형성한 후에 대향 기판 패턴을 형성하여도 좋다. 이 경우, 터치 검출 전극(TDL) 등은, 대향 기판 제조 공정에서, 대형판의 대향 기판의 얼라인먼트 마크를 이용하여 형성된다.
(효과)
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극에 개구부를 마련하도록 하였기 때문에, 터치 검출 전극과 검출 전극 사이 영역에서, 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적을 거의 같게 할 수 있고, 각 영역에서의 반사율을 거의 같게 함에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극의 개구부의 일부를 주사 신호선에 대응하는 위치에 마련하도록 하였기 때문에, 그 개구부에 기인하는 휘도의 변화의 영향을 저감할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극의 개구부의 일부를 청색의 서브 화소 영역에 마련하도록 하였기 때문에, 청색의 광의 강도가 터치 검출 전극에서 저하되는 것에 기인하는 백색의 색도 어긋남을 억제할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 화소 기판이나 대향 기판을 제조할 때에 사용하는 얼라인먼트 마크를 공용하여 터치 검출 전극이나 더미 전극을 형성하도록 하였기 때문에, 화소와 터치 검출 전극의 위치를 높은 정밀도로 맞출 수 있기 때문에, 표시 장치에서의 표시물을 터치한 때의 표시물의 위치와 터치 검출 위치와의 어긋남을 저감할 수 있고, 높은 위치 검출 정밀도를 실현할 수 있다. 또한, 터치 검출 전극이나 더미 전극을 형성하기 위한 전용의 얼라인먼트 마크를 마련할 필요가 없기 때문에, 패턴을 단순하게 할 수 있다.
[변형예 1-1]
상기 실시의 형태에서는, 더미 전극은 화소(Pix)의 주기(周期)로 형성하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, 복수의 화소(Pix)의 주기로 형성하여도 좋다. 이하에, 더미 전극을 4개의 화소(Pix)의 주기로 형성한 경우의 예를 나타낸다.
도 13은, 본 변형예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1B)의 더미 전극(37B)의 구성예를 도시하는 것이다. 더미 전극(37B)은, 도 8에서의, 인접하는 4개의 더미 전극(37)을 서로 접속한 형상으로 되어 있다. 더미 전극(37B)은, 도 8에서의, 그 4개의 더미 전극(37)의 사이의 간극에 대응하는 위치에, 개구부(38, 39)를 갖고 있다. 이 더미 전극(37B)은, 더미 전극(37) 등과 마찬가지로, 인간의 눈으로 인식할 수 없는 크기인 것이 바람직하고, 예를 들면 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에도, 예를 들면, 개구부(36A)의 개구 폭(Wa) 및 개구부(36B)의 개구 폭(Wb)을 조정함에 의해, 터치 검출 전극(TDL)에서의 전극의 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 전극의 배치 면적률과 거의 일치하도록 할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다.
[변형예 1-2]
상기 실시의 형태에서는, 단위 셀(UC)은 화소(Pix)의 크기에 대응하는 것으로 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 복수의 화소(Pix)의 크기에 대응하도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 도 8에서, 예를 들면, 도면의 종방향으로 나열하여 배치된 개구부(36B)중의 2개에 하나를 삭제함에 의해, 단위 셀(UC)을 2개의 화소(Pix)의 크기에 대응시킬 수 있다.
<3. 제 2의 실시의 형태>
다음에, 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에 관해 설명한다. 본 실시의 형태는, 터치 검출 전극의 개구부를, 전극 면적뿐만 아니라 전극 에지 길이에도 의거하여 형성한 것이다. 즉, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)는, 이와 같은 개구부를 갖는 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(50)를 이용하여 구성된 것이다. 그 밖의 구성은, 상기 제 1의 실시의 형태(도 4 등)와 마찬가지이다. 또한, 상기 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
도 14는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에 관한 터치 검출 전극(TDL2)의 한 구성예를 도시하는 것이다. 터치 검출 전극(TDL2)은, 화소(Pix)가 배치된 표시 영역(Sd)에서, 개구부(36C, 36D, 36E)를 갖고 있다. 개구부(36C, 36D)는, 청(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하는 부분에 나열하여 형성되고, 개구부(36E)는, 도면의 종방향으로 인접하는 화소(Pix)의 경계에 대응하는 위치에 배치되어 있다.
도 15는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에서의 전극 면적비(RS) 및 전극 에지 길이비(RLE)를 설명하는 평면도를 도시하는 것이고, (A)는 터치 검출 전극(TDL2)의 단위 셀(UC)을 도시하고, (B)는 더미 전극(37)을 도시한다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에서는, 상기 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1) 등과 마찬가지로, 터치 검출 전극(TDL2)의 단위 셀(UC)에서의 전극 면적(도 15의 (A)의 사선부)은, 더미 전극(37)의 전극 면적(도 15의 (B)의 사선부)와 거의 일치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 개구부(36C, 36D)의 개구 폭(Wa) 및 개구부(36E)의 개구 폭(Wb)을 조정함에 의해, 이들의 전극 면적이 거의 일치하도록 하고 있다. 또한, 개구 폭(Wa) 및 개구 폭(Wb)은 같게 하여도 좋고, 서로 다르도록 하여도 좋다.
또한, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에서는, 도 15에서, 종방향의 전극 에지 길이가, 터치 검출 전극(TDL2)과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서 거의 일치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 도 15의 (A)에서의, 전극의 좌변에 관한 4개소의 종방향 에지부(ET)의 합계의 길이(종방향의 전극 에지 길이)는, 도 15의 (B)에서의, 더미 전극(37)의 좌변에 관한 종방향 에지부(ET)의 길이와 거의 일치하도록 되어 있다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)에서는, 터치 검출 전극(TDL2)과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서, 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적뿐만 아니라, 종방향의 전극 에지 길이도 거의 동등하게 되도록, 터치 검출 전극(TDL2) 및 더미 전극(37)을 형성하고 있다. 이에 의해, 터치 검출 전극(TDL2)에서의 반사율과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 반사율을 가까운 값으로 할 수 있다.
실시예에 관해서는, 나중에 도 19에서 상세히 설명하지만, 전극 면적비(RS) 및 전극 에지 길이(RLE)를 100%에 접근함에 의해, 반사율비(Rref)를 100%에 접근할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성이 개선되는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극과 검출 전극 사이 영역에서, 전극 면적으로 더하여, 종방향의 전극 에지 길이도 거의 동등하게 하였기 때문에, 각 영역에서의 반사율을 거의 같게 함에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다. 그 밖의 효과는, 상기 제 1의 실시의 형태의 경우와 마찬가지이다.
[변형예 2]
상기 실시의 형태에서는, 종방향의 전극 에지 길이가 같아지도록 개구부를 구성하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, 횡방향의 전극 에지 길이가 같아지도록 개구부를 구성하여도 좋다. 이하에, 그 예를 설명한다.
도 16은, 본 변형예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5B)에서의 터치 검출 전극(TDL2B)의 한 예를 도시하는 것이다. 터치 검출 전극(TDL2B)은, 개구부(36F, 36G)를 갖고 있다. 개구부(36F)는, 청(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하는 부분에 형성되고, 개구부(36G)는, 도면의 종방향으로 인접하는 화소(Pix)의 경계에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 개구부(36F)는, 알파벳의 "I"와 같은 형상을 갖고 있고, 이에 의해, 횡방향의 전극 에지 길이를 조정할 수 있도록 하고 있다.
도 17은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5B)에서의 전극 면적비(RS) 및 전극 에지 길이비(RLE)를 설명하는 평면도를 도시하는 것이고, (A)는 터치 검출 전극(TDL2B)의 단위 셀(UC)을 도시하고, (B)는 더미 전극(37)을 도시한다. 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5B)에서는, 본 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5)와 마찬가지로, 터치 검출 전극(TDL2B)의 단위 셀(UC)에서의 전극 면적(도 17의 (A)의 사선부)는, 더미 전극(37)의 전극 면적(도 17의 (B)의 사선부)과 거의 일치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 개구부(36F)의 개구 폭(Wa) 및 개구부(36G)의 개구 폭(Wb)을 조정함에 의해, 이들의 전극 면적이 거의 일치하도록 하고 있다. 또한, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5B)에서는, 도 17에서, 횡방향의 전극 에지 길이가, 터치 검출 전극(TDL2B)과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서 거의 일치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 도 17의 (A)에서의, 전극의 상변에 관한 4개소의 횡방향 에지부(EY)의 합계의 길이(횡방향의 전극 에지 길이)는, 도 17의 (B)에서의, 더미 전극(37)의 상변에 관한 횡방향 에지부(EY)의 길이와 거의 일치하도록 하고 있다.
<4. 제 3의 실시의 형태>
다음에, 본 발명의 제 3의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에 관해 설명한다. 본 실시의 형태는, 터치 검출 전극과 검출 전극 사이 영역에서, 전극 면적과 전극 에지 길이의 양쪽이 거의 일치하도록, 터치 검출 전극의 개구부를 구성한 것이다. 즉, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)는, 이와 같은 개구부를 갖는 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(70)를 이용하여 구성된 것이다. 그 밖의 구성은, 상기 제 1의 실시의 형태 등(도 4 등)과 마찬가지이다. 또한, 상기 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1) 등과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
도 18은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에 관한 터치 검출 전극(TDL3)의 한 구성예를 도시하는 것이다. 터치 검출 전극(TDL3)은, 화소(Pix)가 배치된 표시 영역(Sd)에서, 개구부(36H, 36I)를 갖고 있다. 개구부(36H)는, 청(B)의 서브 화소(SPix)에 대응하는 부분에 형성되고, 개구부(36I)는, 도면의 종방향으로 인접하는 화소(Pix)의 경계에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 개구부(36H)는, 직사각형의 프레임의 형상을 갖고 있고, 이에 의해, 횡방향의 전극 에지 길이와 종방향의 전극 에지 길이를 독립하여 조정할 수 있도록 하고 있다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, 상기 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1) 등과 마찬가지로, 터치 검출 전극(TDL3)의 단위 셀(UC)에서의 전극 면적은, 더미 전극(37)의 전극 면적과 거의 일치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 개구부(36H)의 개구 폭(Wa) 및 개구부(36I)의 개구 폭(Wb)을 조정함에 의해, 이들의 전극 면적이 거의 일치하도록 하고 있다.
또한, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, 상기 제 2의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5, 5B)와 마찬가지로, 종방향의 전극 에지 길이 및 횡방향의 전극 에지 길이가, 터치 검출 전극(TDL3)과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서 거의 일치하도록 하고 있다. 특히, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, 종방향의 전극 에지 길이와 횡방향의 전극 에지 길이의 양쪽을 독립하여 설정할 수 있다.
터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, 터치 검출 전극(TDL3)과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서, 단위 셀(UC)(화소(Pix))당의 전극 면적, 종방향 및 횡방향의 전극 에지 길이가 거의 동등하게 되도록, 터치 검출 전극(TDL3) 및 더미 전극(37)을 형성하고 있다. 이에 의해, 터치 검출 전극(TDL3)에서의 반사율과 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 반사율을 가까운 값으로 할 수 있고, 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다.
실시예에 관해서는, 나중에 도 19에서 상세히 설명하지만, 전극 면적비(RS) 및 전극 에지 길이(RLE)를 100%에 접근함에 의해, 반사율비(Rref)를 100%에 접근할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성이 개선되는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극과 검출 전극 사이 영역에서, 전극 면적, 종방향 및 횡방향의 전극 에지 길이가 거의 동등하게 되도록 하였기 때문에, 각 영역에서의 반사율을 거의 같게 함에 의해, 외부로부터 광이 입사한 경우에도 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다. 그 밖의 효과는, 상기 제 1의 실시의 형태의 경우와 마찬가지이다.
<5. 실시예>
상기 제 1 내지 제 3의 실시의 형태 및 그 변형예로서 기술한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)를 시작(試作)하고, 각각에 대해 평가를 행하였다. 이하에 그 상세를 설명한다.
도 19는, 시작한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)와 그 평가 결과를 도시하는 것이다. 시작한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)의 전극 면적비(RS) 및 전극 에지 길이비(RLE)는, 도 19에 도시한 바와 같이 다양한 값으로 설정되어 있다. 또한, 전극(터치 검출 전극 및 더미 전극)의 두께는 전부 같게 하고 있다. 평가는, 반사율비(Rref), 반사 시인성, 및 투과 시인성의 3항목에 관해 행하였다. 반사 시인성의 평가에서는, "태양광하 태양", "태양광하 하늘", "형광등하 형광등", "형광등하 기타"의 4조건에서, 터치 검출 전극이 보여 버리는지의 여부를 평가하였다. 여기서, "태양광하 태양"조건은, 태양의 아래에서 태양을 정반사시킨 경우를 나타내고, "태양광하 하늘" 조건은, 태양의 아래에서 광원(태양) 이외(예를 들면 푸른 하늘)를 반사 방향으로 한 경우를 나타내고, "형광등하 형광등" 조건은, 형광등을 정반사시킨 경우를 나타내고, "형광등하 기타" 조건은, 형광등의 아래로 광원(형광등) 이외를 반사 방향으로 한 경우를 나타내는 것이다. 이들의 조건에서의 평가에서는, 터치 검출 전극이 어느 방향에서도 보이지 않는 경우에는 "GOOD"로 하고, 어느 방향에서도 보여 버리는 경우에는 "BAD"로 하였다. 또한, 터치 검출 전극이 어느 특정한 방향에서는 보여 버리는 것이지만, 표시면의 정면에서는 보이지 않는 경우에는 "ACCEPTABLE"로 하였다. 또한, 투과 시인성의 평가에서는, 표시 화면을 본 때에 터치 검출 전극이 보여 버리는지의 여부를 평가하였다. 이 평가에서는, 터치 검출 전극이 어느 방향에서도 보이지 않는 경우에는 "GOOD"로 하였다.
상기 제 1 내지 제 3의 실시의 형태에서 설명한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)에서는, 터치 검출 전극(TDL)에서의 전극의 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 전극의 배치 면적률과 거의 일치하도록, 터치 검출 전극 및 더미 전극을 형성하고 있고, 전극 면적비(RS)는, 모두 100%에 가까운 값으로 되어 있다. 또한, 상기 제 2 및 제 3의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(5, 5B, 7)에서는, 전극 에지 길이비(RLE)가 100%에 가까운 값이 되도록 터치 검출 전극 및 더미 전극을 형성하고 있고, 특히 제 3의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, 전극 에지 길이비(RLE)가 100%에극 가까운 값이 되도록 조정되어 있다. 이에 의해, 반사율비(Rref)는, 어느 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치라도 100%에 가까운 값으로 되어 있다. 반사 시인성의 측정 결과에서는, 약간의 차이는 있는 것이지만, 어느 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에서도 대체로 양호한 특성이 얻어졌다. 특히, 제 3의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(7)에서는, "태양광하 태양" 조건, 및 "형광등하 형광등" 조건에서, 다른 것보다도 좋은 특성이 얻어졌다.
도 19에 도시한 바와 같이, 양호한 반사 시인성을 얻기 위해서는, 전극 면적비(RS)를 98%로부터 102%의 범위 내에 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전극 면적비(RS)를 99%로부터 101%의 범위 내에 설정하는 것이 좋다.
또한, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)의 효과를 확인하기 위해, 몇가지의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(비교예 1 내지 4)를 시작하였다. 이 비교예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 상기 제 1의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)(도 8)와 같은 개구부(36)를 갖는 것이지만, 이들의 비교예에서는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1)와는 달리, 도 19에 도시한 바와 같이, 이 개구부(36)의 폭이, 서로 인접하는 더미 전극(37)의 간격과 같고, 이에 의해 전극 면적비(RS)가 100%로부터 떨어지고, 또한 반사율비(Rref)도 100%로부터 떨어져 있다. 이에 의해, 이들의 비교예에 관한 반사 시인성의 측정 결과에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 상기 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7)와 비교하고 뒤떨어지는 특성이 얻어졌다.
또한, 투과 시인성에 관해서는, 상기 제 1 내지 제 3의 실시의 형태에서 설명한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(1, 1B, 5, 5B, 7), 및 비교예에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치(비교예 1 내지 4)의 어느 것에서도, 양호한 특성이 얻어졌다.
<6. 적용예>
다음에, 도 20 내지 도 24를 참조하여, 상기 실시의 형태 및 변형예에서 설명한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치의 적용예에 관해 설명한다. 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 환언하면, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
(적용예 1)
도 20은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 적용되는 텔레비전 장치의 외관을 도시하는 것이다. 이 텔레비전 장치는, 예를 들면, 프런트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있고, 이 영상 표시 화면부(510)는, 상기 실시의 형태 등에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용예 2)
도 21은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 적용되는 디지털 카메라의 외관을 도시하는 것이다. 이 디지털 카메라는, 예를 들면, 플래시용의 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있고, 그 표시부(522)는, 상기 실시의 형태 등에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용예 3)
도 22는, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 적용되는 노트형 퍼스널 컴퓨터의 외관을 도시하는 것이다. 이 노트형 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들면, 본체(531), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(532) 및 화상을 표시하는 표시부(533)를 갖고 있고, 그 표시부(533)는, 상기 실시의 형태 등에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용예 4)
도 23은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 도시하는 것이다. 이 비디오 카메라는, 예를 들면, 본체부(541), 이 본체부(541)의 전방 측면에 마련된 피사체 촬영용의 렌즈(542), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(543) 및 표시부(544)를 갖고 있다. 그리고 그 표시부(544)는, 상기 실시의 형태 등에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용예 5)
도 24는, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 적용되는 휴대전화기의 외관을 도시하는 것이다. 이 휴대전화기는, 예를 들면, 상측 몸체(710)와 하측 몸체(720)를 연결부(힌지부)(730)로 연결한 것이고, 디스플레이(740), 서브 디스플레이(750), 픽처 라이트(760) 및 카메라(770)를 갖고 있다. 그 디스플레이(740) 또는 서브 디스플레이(750)는, 상기 실시의 형태 등에 관한 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
이상, 몇가지의 실시의 형태, 변형예, 실시예, 및 전자 기기에의 적용예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시의 형태 등으로는 한정되지 않고, 여러가지의 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기한 각 실시의 형태 등에서는, 투광층(33)을, 유리 기판(31)과 터치 검출 전극(TDL)의 사이에 형성하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 도 25에 도시한 바와 같이, 터치 검출 전극(TDL)의 위에 형성하여도 좋다.
예를 들면, 상기 각 실시의 형태 등에서는, 투광층(33)을 마련하도록 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 투광층(33)을 생략하여도 좋다.
예를 들면, 상기 각 실시의 형태 등에서는, 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률과 더미 전극의 전극 배치 면적률을 거의 같게 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 단위 면적당의 개구부분의 전변(全邊)의 길이와 단위 면적당의 더미 전극의 전변의 총 길이를 거의 같도록 하여도 좋다. 이 경우에도, 터치 검출 전극에 의한 반사율과 더미 전극에 의한 반사율을 거의 같게 할 수 있고, 외부로부터 광이 입사한 경우에도, 터치 검출 전극에 의한 표시 화면의 시인성의 저하를 억제할 수 있다.
예를 들면, 상기한 각 실시의 형태 등에서는, TN이나 VA, ECB 등의 각종 모드의 액정을 이용한 액정 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화하여 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(10)를 구성하였지만, 이에 대신하여, FFS(Fringe Field Switching)나 IPS(In-Plane Switching) 등의 횡전계 모드의 액정을 이용한 액정 표시 디바이스와 터치 검출 디바이스를 일체화하여도 좋다. 예를 들면, 횡전계 모드의 액정을 이용한 경우에는, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(90)를, 도 26에 도시한 바와 같이 구성 가능하다. 이 도면은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스(90)의 주요부 단면 구조의 한 예를 도시하는 것이고, 화소 기판(2B)과 대향 기판(3B)의 사이에 액정층(6B)이 끼여지지된 상태를 나타내고 있다. 그 밖의 각 부분의 명칭이나 기능 등은 도 5의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 이 예에서는, 도 5의 경우와는 달리, 표시용과 터치 검출용의 쌍방에 겸용되는 구동 전극(COML)은, TFT 기판(21)의 바로 위에 형성되고, 화소 기판(2B)의 일부를 구성한다. 구동 전극(COML)의 상방에는, 절연층(23)을 통하여 화소 전극(22)이 배치된다. 이 경우, 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL)의 사이의, 액정층(6B)도 포함하는 모든 유전체가 용량(C1)의 형성에 기여한다.
예를 들면, 상기 각 실시의 형태 등에서는, 액정 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 터치 검출 디바이스(터치 검출 장치)를 액정 표시 디바이스와 별체로서 구성하여도 좋다. 이 경우에도, 터치 검출 디바이스에서는, 터치 검출 전극(TDL)에서의 전극의 배치 면적률이, 검출 전극 사이 영역(Rd)에서의 전극의 배치 면적률과 거의 일치하도록 하여, 각 영역에서의 반사율을 거의 같게 할 수 있다. 이에 의해, 이 터치 검출 디바이스를 표시 장치상에 장착한 경우에는, 그 표시 화면의 시인성을 개선할 수 있다.
본 발명은 일본특허출원 JP2010-186197호(2010.08.23)의 우선권 주장 출원이다.
본 발명은 첨부된 청구범위와 동등한 범주 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 변경, 변형, 수정, 대체 등이 이루어질 수 있다.
1, 5, 7 : 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치
2 : 화소 기판
3 : 대향 기판
6 : 액정층
10, 50, 70, 80, 90 : 터치 검출 기능을 갖는 표시 디바이스
11 : 제어부
12 : 게이트 드라이버
13 : 소스 드라이버
14 : 구동 전극 드라이버
20 : 액정 표시 디바이스
21 : TFT 기판
22 : 화소 전극
30 : 터치 검출 디바이스
31 : 유리 기판
32 : 컬러 필터
33 : 투광층
35 : 편광판
36, 36A, 36B, 36C, 36D, 36E, 36F, 36G, 36H, 36I : 개구부
37, 37B : 더미 전극
40 : 터치 검출부
102 : 대형판의 화소 기판
103 : 대형판의 대향 기판
A1, A2 : 얼라인먼트 마크
COML : 구동 전극
E : 에지부
ET : 종방향 에지부
EY : 횡방향 에지부
GCL : 주사 신호선
Out : 출력 신호
Pix : 화소
Rd : 검출 전극 사이 영역
RLE : 전극 에지 길이비
Rref : 반사율비
RS : 전극 면적비
Sd : 표시 영역
Sf : 액자 영역
SGL : 화소 신호선
SPix : 서브 화소
TDL, TDL2, TDL2B, TDL3 : 터치 검출 전극
UC : 단위 셀
Vcom : 구동 신호
Vdet : 터치 검출 신호
Vdisp : 영상 신호
Vpix : 화소 신호
Vscan : 주사 신호
Wa, Wb : 개구 폭

Claims (20)

  1. 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되고, 상기 터치 검출 전극에 대응하는 영역에서 그 폭방향으로 소정수 배치된 복수의 표시 소자와,
    상기 복수의 터치 검출 전극의 터치 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 더미 전극을 구비하고,
    상기 개구부분은, 상기 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률이, 상기 터치 검출 전극 사이 영역에서의 상기 더미 전극의 전극 배치 면적률과 일치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 개구부분은, 단위 면적당의 상기 개구부분의 전변의 총 길이가, 단위 면적당의 상기 더미 전극의 전변의 총 길이와 일치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극은, 상기 개구부분을 갖는 복수의 터치 검출 전극 단위 셀에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극 사이 영역은, 상기 더미 전극을 갖는 복수의 더미 전극 단위 셀에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극 단위 셀 및 상기 더미 전극 단위 셀의 크기는, 500㎛ 사방 이하이고 0㎛보다도 큰 값인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극 단위 셀의 크기는, 상기 더미 전극 단위 셀의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극 단위 셀 및 상기 더미 전극 단위 셀은, 개개의 상기 표시 소자에 대응한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 표시 소자는, 적어도 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 및 청색 표시 소자를 포함하는 표시 화소를 구성하고,
    상기 터치 검출 전극 단위 셀의 크기는, 상기 표시 화소의 크기 또는 상기 표시 화소의 크기의 정수배에 대응한 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 표시 소자는, 적어도 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 및 청색 표시 소자를 포함하는 표시 화소를 구성하고,
    상기 더미 전극 단위 셀의 크기는, 상기 표시 화소의 크기 또는 상기 표시 화소의 크기의 정수배에 대응한 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 개구부분은, 상기 적색 표시 소자, 상기 녹색 표시 소자, 및 상기 청색 표시 소자중, 그 전극부분에 대한 투과율이 가장 낮은 색광을 위한 표시 소자에 대응하는 위치에 적어도 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 개구부분은, 상기 청색 표시 소자에 대응하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 더미 전극은, 서로 인접하는 그 더미 전극의 간극 중, 상기 적색 표시 소자, 상기 녹색 표시 소자, 및 상기 청색 표시 소자의 배열 방향과 교차하는 방향으로 늘어나는 간극이, 상기 청색 표시 소자에 대응하는 위치가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  13. 제 3항에 있어서,
    표시 동작을 행하는 상기 표시 소자를 선택하기 위한 선택선을 또한 구비하고,
    상기 개구부분은, 상기 선택선에 대응한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극은, 지지하기 위한 유리 기판상에 직접 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  15. 제 3항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극은, 지지하기 위한 유리 기판상에 투광층을 통하여 형성되고, 또는, 유리 기판과 투광층의 사이에 형성되고,
    상기 투광층의 굴절율은, 상기 유리 기판과 상기 터치 검출 전극의 굴절율의 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  16. 제 3항에 있어서,
    상기 더미 전극은 전기적으로 플로팅 상태인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치.
  17. 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되고, 상기 터치 검출 전극에 대응하는 영역에서 그 폭방향으로 소정수 배치된 복수의 표시 소자와,
    상기 복수의 터치 검출 전극의 터치 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 더미 전극을 구비하고,
    상기 개구부분은, 단위 면적당의 상기 개구부분의 전변의 총 길이가, 단위 면적당의 상기 더미 전극의 전변의 총 길이와 일치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능 부착 표시 장치.
  18. 한 방향으로 연재되도록 병설되고, 전극부분 및 개구부분을 갖는 소정의 전극 패턴으로 형성되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 복수의 터치 검출 신호선의 터치 검출 전극 사이 영역에 복수 배치된 더미 전극을 구비하고,
    상기 개구부분은, 상기 터치 검출 전극의 전극 배치 면적률이, 상기 터치 검출 전극 사이 영역에서의 상기 더미 전극의 전극 배치 면적률과 일치하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
  19. 복수의 터치 검출 전극;
    상기 터치 검출 전극이 형성된 층과 다른 층에 형성되는 복수의 표시 소자; 및
    상기 터치 검출 전극이 형성된 층과 동일한 층에 형성되는 복수의 더미 전극을 구비하고,
    상기 복수의 터치 검출 전극 각각은 개구부분을 갖고,
    상기 개구부분은 터치 검출 전극의 면적률과 더미 전극의 전극 배치 면적률과 대비하여 서로 일치하도록 마련된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 개구부분의 폭은 인접한 더미 전극 사이의 간격의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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