KR101838755B1 - 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

표시 동작을 행하는 액정 표시 소자와, 일방향으로 연재되도록 병설되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극(TDL)과, 터치 검출 전극과 절연 또는 고저항으로 접속되고, 이들을 덮도록 배치된 도전막(도전층(52))과, 검출 신호를 샘플링함에 의해 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출부를 구비한다. 상기 도전막의 시트 저항은 소정의 값 이하이고, 또한 그 도전막의 시정수는, 터치 검출부의 샘플링 타이밍에 의해 정해지는 소정의 최소 시정수보다 큰 것이다.

Description

터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기 {DISPLAY DEVICE WITH TOUCH DETECTION FUNCION, AND ELECTRONIC UNIT}
본 발명은, 터치 검출 기능을 갖는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 외부 근접 물체에 의한 정전용량의 변화에 의거하여 터치를 검출하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 그와 같은 터치 검출 기능이 있는 표시 장치를 구비한 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 휴대 전화와 같은 휴대 정보 단말 등에서도 사용이 확대되는 경향에 있다.
터치 검출 장치의 방식으로서는, 광학식이나 저항식 등 몇 가지의 방식이 존재하지만, 비교적 단순한 구조를 가지며, 동시에 복수의 장소에서의 터치를 검출할 수 있고, 또한, 특히 휴대 단말 등에서 중요해지는 저소비 전력을 실현할 수 있는, 정전용량식의 터치 검출 장치가 기대되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 복수의 X방향 전극과, 이들과 대향 배치된 복수의 Y방향 전극을 구비하고, 그들의 교차부에 형성된 정전용량이 외부 근접 물체에 의해 변화하는 것을 이용하여 터치를 검출하는 터치 검출 장치가 개시되어 있다. 또한, 예를 들면, 특허 문헌 2에는, 표시 장치에 원래 구비되어 있는 표시용의 공통 전극을, 한 쌍의 터치 센서용 전극 중의 한쪽으로서 겸용하고, 다른 쪽의 전극(터치 검출 전극)을 이 공통 전극과 교차하도록 배치한, 터치 검출 기능을 내장한 표시 장치가 제안되어 있다.
그런데, 일반적으로 전자 기기에서는, 정전기 방전(ESD ; Electro Static Discharge)에 대한 대책이 중요하다. 정전기는, 예를 들면, 전자 기기의 제조 공정이나, 유저에 의한 전자 기기의 사용시 등에 있어서, 전자 기기에 인가될 우려가 있다. 터치 검출 장치에서도, ESD 대책에 관한 몇 가지의 제안이 이루어지고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 3에는, 액정 표시 패널 상에 저항막식의 터치 검출 장치를 탑재한 표시 장치에 있어서, 액정 표시 패널의 제조 공정에서 편광판을 팽팽히 붙일 때에 생기는 정전기를 제거하기 위해, 액정 표시 패널 상에 전기적으로 플로팅 상태가 되도록 투명 도전막을 형성하고, 편광판을 팽팽히 붙인 후에 그 투명 도전막에 지그(jig)를 접촉시킴에 의해 정전기를 제거하도록 구성된 표시 장치가 개시되어 있다.
[특허 문헌]
특허 문헌 1 : 일본 특개 제2008-129708호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개 제2009-244958호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특개 제2009-86077호 공보
그러나, 상술한 다양한 장점을 갖는 정전용량식의 터치 검출 장치에 관한 특허 문헌 1, 2에는, ESD 대책에 관해 일체 기재가 없다. 특허 문헌 1, 2에 기재된 터치 검출 기능이 있는 표시 장치에서는, ESD에 의한 정전기가 인가되면 표시가 흐트러질 우려가 있다. 특히, 터치 검출을 위한 전극으로부터 떨어진 영역에서는, 정전기가 방출되기 어렵기 때문에, 긴 시간에 걸쳐서 표시가 흐트러질 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 터치 검출 기능이 있는 표시 장치와 같이, 이 영역에 광학 특성을 개선하기 위한 더미(dummy) 전극을 배치한 경우에는, 이 더미 전극에 정전기의 전하가 대전하여 버리기 때문에, 더욱 긴 시간에 걸쳐서 표시가 흐트러질 우려가 있다.
또한, 특허 문헌 3에 기재된 표시 장치에서는, 투명 전극막은 전기적으로 플로팅 상태가 되어 있기 때문에, 예를 들면, 사용시에 있어서, 대전한 손가락이 터치 패널에 접촉된 경우 등에서는, 정전기가 투명 전극막에 대전하고, 투명 전극막으로부터 방출되기 어렵게 될 우려가 있다. 또한, 저항막식의 터치 검출 장치를 탑재한 경우에 있어서 투명 전극막을 마련하는 취지의 기재가 있지만, 정전용량식의 터치 검출 장치의 경우에 관해서는 일체 기재가 없다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 정전기가 인가된 경우에도 표시의 흐트러짐을 저감할 수 있는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치는, 복수의 액정 표시 소자와, 복수의 터치 검출 전극과, 도전막과, 터치 검출 회로를 구비하고 있다. 액정 표시 소자는, 표시 동작을 행하는 것이다. 복수의 터치 검출 전극은, 일방향으로 연재되도록 병설되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 것이다. 도전막은, 터치 검출 전극과 절연 또는 고저항으로 접속되고, 이들을 덮도록 배치된 것이다. 터치 검출 회로는, 검출 신호를 샘플링함에 의해 외부 근접 물체를 검출하는 것이다. 상기 도전막의 시트 저항은 소정의 값 이하이고, 또한 그 도전막의 시정수(time constant)는, 터치 검출회로의 샘플링 타이밍에 의해 정해지는 소정의 최소 시정수보다 큰 것이다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 터치 검출 기능이 있는 표시 장치를 구비한 것이고, 예를 들면, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 또는 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 등이 해당한다.
본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기에서는, 정전기가 인가된 경우, 그 정전기를, 도전막을 통하여 터치 검출 전극에 방출하기 위해, 도전막의 시트 저항이 소정의 값 이하로 설정된다. 또한, 도전막을 마련함에 의한 터치 검출 감도의 저하를 억제하기 위해, 도전막의 시정수는, 소정의 최소 시정수보다 크게 설정된다.
본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치에서는, 예를 들면, 소정의 값은 1012[Ω/sq]인 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 터치 검출 회로는, 검출 신호가 천이하는 타이밍을 넘도록 설정된 검출 기간의 시작 및 종료의 타이밍에서의 샘플링 결과의 차에 의거하여 외부 근접 물체를 검출하고, 소정의 최소 시정수는, 검출 기간의 시간으로 하여도 좋다. 이 경우, 도전막의 시정수는, 예를 들면, 소정의 최소 시정수의 10배 이상으로 하여도 좋고, 100배 이상으로 하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 편광판을 또한 구비하고, 도전막은, 편광판과 일체화하여 형성되도록 하여도 좋다. 또한, 도전막은, 예를 들면, 적어도, 액정 표시 소자가 표시 동작을 행하는 유효 표시 영역을 덮도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들면, 복수의 터치 검출 전극과 교차하는 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극을 또한 구비하고, 정전용량은, 복수의 터치 검출 전극과 복수의 구동 전극의 각 교차부분에 형성되도록 하여도 좋다. 이 경우, 도전막은, 예를 들면 구동 전극에서 터치 검출 전극을 포함하는 검출 전극층의 반대측에 배치되고, 구동 전극과 검출 전극층 사이의 거리는, 도전막과 검출 전극층 사이의 거리보다도 크게 하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 복수의 터치 검출 전극 사이에 배치되고, 전기적으로 플로팅 상태인 더미 전극을 또한 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 서로 인접하는 터치 검출 전극 및 더미 전극의 간격은 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 터치 검출 전극 및 더미 전극의 배치 면적은, 유효 표시 영역 내에서, 유효 표시 영역의 면적의 50% 이상인 것이 바람직하다.
예를 들면, 도전막에는, 고정 전위가 인가되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 터치 검출 전극은, 10㎜ 이하의 피치로 병설되도록 하여도 좋다.
예를 들면, 액정 표시 소자는, 액정층과, 액정층을 끼우고 구동 전극과 대향하도록 배치된 화소 전극을 포함하여 구성되어 있어도 좋다. 또한, 예를 들면, 액정 표시 소자는, 액정층과, 액정층과 구동 전극의 사이에 형성되고, 또는 구동 전극을 끼우고 액정층의 반대측에 배치된 화소 전극을 포함하여 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기에 의하면, 도전막의 시트 저항을 소정의 값 이하로 함과 함께, 그 시정수를 소정의 최소 시정수 이상으로 하였기 때문에, ESD가 인가된 경우에도 표시의 흐트러짐을 저감할 수 있는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치, 및 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면으로, 손가락이 접촉 또는 근접하지 않은 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면으로, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치에서의 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위한 도면으로, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 한 구성례를 도시하는 블록도.
도 5는 도 4에 도시한 터치 검출 기능이 있는 표시부의 개략 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 6은 도 4에 도시한 터치 검출 기능이 있는 표시부의 화소 배열을 도시하는 회로도.
도 7은 도 4에 도시한 터치 검출 기능이 있는 표시부의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 한 구성례를 도시하는 사시도.
도 8은 도 4에 도시한 터치 검출 기능이 있는 표시부의 터치 검출 전극의 한 구성례를 도시하는 평면도.
도 9는 도 5에 도시한 편광판의 한 구성례를 도시하는 단면도.
도 10은 도 4에 도시한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 터치 검출 동작의 한 동작례를 도시하는 타이밍 파형도.
도 11은 도 9에 가리켰던 편광판에서의 정전기의 흐름의 한 예를 도시하는 모식도.
도 12는 도 9에 도시한 도전막의 시정수를 설명하기 위한 모식도.
도 13은 도전막의 시정수와 터치 검출 신호의 S/N비의 관계를 도시하는 플롯도.
도 14는 변형례에 관한 편광판의 한 구성례를 도시하는 단면도.
도 15는 다른 변형례에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 한 구성례를 도시하는 평면도 및 단면도.
도 16은 실시의 형태를 적용한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치중, 적용례 1의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 17은 적용례 2의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 18은 적용례 3의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 19는 적용례 4의 외관 구성을 도시하는 사시도.
도 20은 적용례 5의 외관 구성을 도시하는 정면도, 측면도, 상면도 및 하면도.
도 21은 본 발명의 실시의 형태의 변형례에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시부의 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. 실시의 형태
3. 적용례
<1. 정전용량식 터치 검출의 기본 원리>
우선 최초에, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 터치 검출 기능이 있는 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))을 이용하여, 용량 소자를 구성한다. 이 구조는, 도 1의 (B)에 도시한 등가 회로로서 도시된다. 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 검출 회로)(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))가 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 충ㆍ방전에 수반하여, 용량 소자(C1)의 용량치에 응한 전류(I0)가 흐른다. 이 때의 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 충ㆍ방전에 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. 실시의 형태>
[구성례]
(전체 구성례)
도 4는, 본 발명의 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 한 구성례를 도시하는 것이다. 이 터치 검출 기능이 있는 표시 장치는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 이용하고 있고, 그 액정 표시 소자에 의해 구성되는 액정 표시부와 정전용량식의 터치 검출부를 일체화한, 이른바 인 셀(in-cell) 타입의 장치이다.
이 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)는, 제어부(11)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)와, 구동 전극 드라이버(14)와, 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)와, 터치 검출 회로(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 검출 회로(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기화하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)의 표시 구동의 대상이 되는 1 수평 라인을 순차적으로 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 기능이 있는 표시부(10)의 액정 표시 부(20)에 매트릭스형상으로 형성되어 있는 화소(Pix) 중의 1행(1 수평 라인)을 표시 구동의 대상으로서 순차적으로 선택하도록 되어 있다.
소스 드라이버(13)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능이 있는 표시부(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 순차적으로 선택되는 1 수평 라인을 구성하는 각 화소(Pix)에 각각 공급하는 것이다. 그리고 이들의 화소(Pix)에서는, 공급되는 화소 신호(Vpix)에 응하여 1 수평 라인의 표시가 행하여지도록 되어 있다.
구동 전극 드라이버(14)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 의거하여, 터치 검출 기능이 있는 표시부(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 순차적으로 인가한다. 그리고 터치 검출부(30)는, 복수의 터치 검출 전극(TDL)(후술)으로부터, 그 구동 신호(Vcom)에 의거한 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하고, 터치 검출 회로(40)에 공급하도록 되어 있다.
터치 검출 기능이 있는 표시부(10)는, 터치 검출 기능을 내장한 표시부이다. 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)는, 액정 표시부(20)와, 터치 검출부(30)를 갖는다. 액정 표시부(20)는, 후술하는 바와 같이, 게이트 드라이버(12)로부터 공급되는 주사 신호(Vscan)에 따라서, 1 수평 라인씩 순차적으로 주사하여 표시를 행하는 부분이다. 터치 검출부(30)는, 상술한 정전용량식 터치 검출의 기본 원리에 의거하여 동작하고, 터치 검출 신호(Vdet)를 출력하는 것이다. 이 터치 검출부(30)는, 후술하는 바와 같이, 구동 전극 드라이버(14)로부터 공급되는 구동 신호(Vcom)에 따라 순차적으로 주사를 행하여, 터치 검출을 행하도록 되어 있다.
터치 검출 회로(40)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호와, 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)의 터치 검출부(30)로부터 공급된 터치 검출 신호(Vdet)에 의거하여, 터치 검출부(30)에 대한 터치의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 있어서 터치 검출 영역에서의 그 좌표 등을 구하는 회로이다. 이 터치 검출 회로(40)는 아날로그 LPF(Low Pass Filter)부(42)와, A/D 변환부(43)와, 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)와, 검출 타이밍 제어부(46)를 갖고 있다. 아날로그 LPF부(42)는, 터치 검출부(30)로부터 공급되는 터치 검출 신호(Vdet)에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거하고, 터치 성분을 취출하여 각각 출력하는 저역 통과 아날로그 필터이다. 아날로그 LPF부(42)의 입력단자의 각각과 접지 사이에는, 직류 전위(0V)를 주기 위한 저항(R)이 접속되어 있다. 또한, 이 저항(R)에 대신하여, 예를 들면 스위치를 마련하고, 소정의 시간에 이 스위치를 온 상태로 함에 의해 직류 전위(0V)를 주도록 하여도 좋다. A/D 변환부(43)는, 구동 신호(Vcom)에 동기화한 타이밍에서, 아날로그 LPF부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 의거하여, 터치 검출부(30)에 대한 터치의 유무를 검출하는 논리 회로이다. 좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에서 터치 검출이 이루어진 때에, 그 터치 패널 좌표를 구하는 논리 회로이다. 검출 타이밍 제어부(46)는, 이러한 회로가 서로 동기화하여 동작하도록 제어한다.
(터치 검출 기능이 있는 표시부(10))
다음에, 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)의 구성례를 상세히 설명한다.
도 5는, 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)의 주요부 단면 구조의 예를 도시하는 것이다. 이 터치 검출 기능이 있는 표시부(10)는, 화소 기판(2)과, 이 화소 기판(2)에 대향하여 배치된 대향 기판(3)과, 화소 기판(2)과 대향 기판(3) 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 구성한 것으로, 각 표시 화소에 R, G, B의 3색이 1조(set)로서 대응되어 있다. 구동 전극(COML)은, 액정 표시부(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출부(30)의 구동 전극으로서도 기능 하는 것이다. 또한, 이 예에서는 구동 전극(COML)을 표시와 터치 검출에서 공용하도록 하였지만, 각각 마련하도록 하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 구동 전극(COML) 대신에, 주사 신호선(GCL)이나 화소 신호선(SGL)을 터치 검출부(30)의 구동 전극으로서 공용하도록 하여도 좋다. 이들의 경우에 있어서, 주사 신호선(GCL)이나 화소 신호선(SGL)을 Mo나 Al 등의 낮은 저항 물질로 구성한 경우에는, 낮은 저항의 구동 전극을 실현할 수 있다. 구동 전극(COML)은, 도시하지 않은 콘택트 도전성 실린더(conductive cylinder)에 의해 TFT 기판(21)과 연결되고, 이 콘택트 도전성 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, 터치 검출부(30)의 검출 전극인 터치 검출 전극(TDL)이 형성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide), IZO, SnO, 유기 도전막 등에 의해 구성되는 것이고, 투광성이 있는 전극이다. 또한, 터치 검출 전극(TDL)은, 예를 들면, 이 전극에서의 투과율이 낮은 색광의 화소(ITO의 경우에는 청색(B)의 화소)에 대응하는 부분에 개구부를 갖고 있어도 좋다. 또한, 이 터치 검출 전극(TDL)의 위에는, 편광판(35)이 배설되어 있다. 또한, 편광판(35)의 위에는, 유리, 필름, 플라스틱 등에 의해 구성되는 커버 윈도우가 배치되어 있어도 좋다.
액정층(6)은, 전계(electric field)의 상태에 응하여 그곳을 통과하는 광을 변조하는 것이고, 예를 들면, TN(Twisted nematic), VA(vertical alignment), ECB(electrically controlled birefringence) 등의 각종 모드의 액정이 사용된다.
또한, 액정층(6)과 화소 기판(2) 사이, 및 액정층(6)과 대향 기판(3) 사이에는, 각각 배향막이 마련되고, 또한, 화소 기판(2)의 하면측에는 입사측 편광판이 배치되지만, 여기서는 도시를 생략하고 있다.
도 6은, 액정 표시부(20)에서의 화소 구조의 구성례를 도시하는 것이다. 액정 표시부(20)는, 매트릭스형상으로 배열한 복수의 화소(Pix)를 갖고 있다. 화소(Pix)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.
화소(Pix)는, 주사 신호선(GCL)에 의해, 액정 표시부(20)의 같은 행에 속하는 다른 화소(Pix)와 서로 접속되어 있다. 주사 신호선(GCL)은, 게이트 드라이버(12)와 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호(Vscan)가 공급된다. 또한, 화소(Pix)는, 화소 신호선(SGL)에 의해, 액정 표시부(20)의 같은 열에 속하는 다른 화소(Pix)와 서로 접속되어 있다. 화소 신호선(SGL)은, 소스 드라이버(13)와 접속되고, 소스 드라이버(13)로부터 화소 신호(Vpix)가 공급된다.
또한, 화소(Pix)는, 구동 전극(COML)에 의해, 액정 표시부(20)의 같은 행에 속하는 다른 화소(Pix)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 표시부(20)에서는, 게이트 드라이버(12)가 주사 신호선(GCL)을 시분할적으로 순차선 스캐닝(line-sequential scanning)하도록 구동함에 의해, 1 수평 라인이 순차적으로 선택되고, 그 1 수평 라인에 속하는 화소(Pix)에 대해, 소스 드라이버(13)가 화소 신호(Vpix)를 공급함에 의해, 1 수평 라인씩 표시가 행하여지도록 되어 있다.
도 7은, 터치 검출부(30)의 한 구성례를 도시하는 사시도이다. 터치 검출 부(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 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 분할되어 있다. 터치 검출 동작을 행할 때는, 각 전극 패턴에는, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 구동 신호(Vcom)가 순차적으로 공급되고, 시분할적으로 순차적으로 주사 구동이 행하여지도록 되어 있다. 구동 신호(Vcom)는 화소(Pix)를 기록 보존되는 타이밍과 동일하여도 좋고, 달라도 좋다. 타이밍이 동일한 경우는, 기록에 사용하는 구동 전극(COML)의 전위와 동일할 필요가 있고, 타이밍이 다른 경우는, 구동 전극(COML)의 전위와 다른 레벨의 전위를 사용할 수 있다. 터치 검출 전극(TDL)은, 구동 전극(COML)의 전극 패턴의 연재 방향과 직교하는 방향으로 늘어나는 전극 패턴으로 구성되어 있다. 터치 검출 전극(TDL) 사이에는, 후술하는 바와 같이, 더미 전극(37)(도시 생략)이 배치되어 있다. 터치 검출 전극(TDL)의 각 전극 패턴은, 터치 검출 회로(40)에 각각 접속되어 있다. 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL)에 의해 서로 교차한 전극 패턴은, 그 교차부분에 정전용량을 형성하고 있다.
이 구성에 의해, 터치 검출부(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 검출부(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 검출부(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 구성례를 도시하는 것이다. 터치 검출 전극(TDL)은, 유효 표시 영역(S)에서, 예를 들면 5㎜ 피치로 나열하여 배치되어 있다. 터치 검출 전극(TDL) 사이에는, 더미 전극(37)이 배치되고, 또한, 양측의 터치 검출 전극(TDL)의 외측에는, 더미 전극(38)이 배치되어 있다. 더미 전극(37, 38)은, 외부에서 터치 검출 전극(TDL)을 보이지 않게 하기 위한 것이고, 전기적으로 플로팅 상태가 되어 있다. 편광판(35)은, 유효 표시 영역(S)보다 넓은 범위에 배치되어 있다. 즉, 후술하는, 편광판(35) 내에 형성되는 도전층(52)은, 이 유효 표시 영역(S)을 덮도록 배치된다. 또한, 도 8에는 8개의 터치 검출 전극(TDL)이 나타나 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 9개 이상이라도 좋고, 7개 이하이라도 좋다. 또한, 도 8에서는, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37)은, 도전층(52)(편광판(35))이 배치된 영역 내에 형성되어 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 도전층(52)이 배치된 영역의 외측에도 형성되도록 하여도 좋다.
도 9는, 편광판(35)의 한 구성례를 도시하는 것이다. 편광판(35)은, 편광층(54)과, 도전층(42)을 갖고 있다. 편광층(54)은 편광 기능을 갖는 층이다. 편광층(54)의 한쪽의 면에는, 커버층(55)이 형성되고, 그 위에 하드 코트층(56)이 형성되어 있다. 편광층(54)의, 커버층(55)이 형성된 면과는 반대의 면에는, 커버층(53)이 형성되고, 그 위에 도전층(52)이 형성되어 있다. 도전층(52)은, 투광성 및 도전성을 갖는 층이고, 예를 들면 ITO, IZO, SnO, 유기 도전막 등에 의해 구성된다. 이 도전층(52)은, 후술하는 바와 같이, ESD 대책을 목적으로 하여 마련된 것이고, 외부로부터 인가된 정전기가 액정층에 전해져서 표시가 흐트러지는 것을 억제함과 함께, 터치 검출 감도의 열화를 최소한으로 억제하도록 되어 있다. 도전층(52) 상에는, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37, 38)이 형성된 유리 기판(31)과 접착하기 위한 접착층(51)이 마련되어 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 도전층(52)과 터치 검출 전극(TDL) 사이의 거리(d1)는, 터치 검출 전극(TDL)과 구동 전극(COML) 사이의 거리(d2)에 비하여 작아지도록 배치되어 있다.
여기서, 액정 소자(LC)는, 본 발명에서의 「액정 표시 소자」」의 한 구체예에 대응한다. 도전층(52)은, 본 발명에서의 「도전막」의 한 구체예에 대응한다. 터치 검출 기간(Pdet)은, 본 발명에서의 「검출 기간」의 한 구체예에 대응한다.
[동작 및 작용]
계속해서, 본 실시의 형태의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)의 동작 및 작용에 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 검출 회로(40)에 대해 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기화하여 동작하도록 제어한다. 게이트 드라이버(12)는, 액정 표시부(20)에 주사 신호(Vscan)를 공급하고, 표시 구동의 대상이 되는 1 수평 라인을 순차적으로 선택한다. 소스 드라이버(13)는, 게이트 드라이버(12)에 의해 선택된 1 수평 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 순차적으로 인가한다. 터치 검출 기능이 있는 표시부(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. 아날로그 LPF부(42)는, 터치 검출 신호(Vdet)의 높은 주파수 성분을 제거하여 출력한다. A/D 변환부(43)는, 구동 신호(Vcom)에 동기화한 타이밍에서, 아날로그 LPF부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 의거하여, 터치 검출부(30)에 대한 터치의 유무를 검출한다. 좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에서의 터치 검출이 이루어진 때에, 그 터치 패널 좌표를 구한다. 검출 타이밍 제어부(46)는, 아날로그 LPF부(42), A/D 변환부(43), 신호 처리부(44), 좌표 추출부(45)가 동기화하여 동작하도록 제어한다.
도 10은, 터치 검출 동작의 한 동작례를 도시하는 것이고, (A)는 구동 신호(Vcom)의 파형을 도시하고, (B)는 터치 검출 신호(Vdet)의 파형을 도시한다. 구동 전극 드라이버(14)는, 도 10의 (A)에 도시한 교류 구형파형의 구동 신호(Vcom)를, 구동 전극(COML)에 대해 순차적으로 인가한다. 이 구동 신호(Vcom)는, 정전용량을 통하여 터치 검출 전극(TDL)에 전해져서 유도 전류가 흐르고, 터치 검출 신호(Vdet)가 변화한다(도 10(B)). A/D 변환부(43)는, 터치 검출 기간(Pdet)에서, 구동 신호(Vcom)에 동기한 샘플링 타이밍(ts1, ts2)에서, 터치 검출 신호(Vdet)가 입력된 아날로그 LPF부(42)의 출력 신호를 샘플링하여 A/D 변환한다(도 10(B)). 샘플링 타이밍(ts1)은, 터치 검출 기간(Pdet)의 시작 타이밍에 대응하는 것이고, 구동 신호(Vcom)의 천이 타이밍의 직전에 마련되어 있다. 한편, 샘플링 타이밍(ts2)은, 터치 검출 기간(Pdet)의 종료 타이밍에 대응하는 것이고, 이 구동 신호(Vcom)의 천이 타이밍의 직후에 마련되어 있다. 터치 검출 회로(40)의 신호 처리부(44)에서는, 샘플링 타이밍(ts1)에서의 A/D 변환 결과와, 샘플링 타이밍(ts2)에서의 A/D 변환 결과의 차이에 의거하여, 터치 검출을 행한다.
다음에, 도전층(52)에 관해 설명한다. 도전층(52)은, 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)의 제조시 및 사용시에 있어서의 ESD 대책을 목적으로 하여 마련된 것이다. 제조시에서는, 일반적으로, 예를 들면, 편광판을 붙이기 전에 편광판으로부터 커버 필름을 벗길 때나, 패널에 커버 유리(커버 필름, 커버 플라스틱)를 투명한 접착제 등으로 접착할 때, 또한 검사할 때에 사람의 손가락이 터치 검출면(하드 코트층(56)의 표면)에 접촉한 때 등에 있어서 편광판이 대전할 우려가 있다. 또한, 사용시에는, 대전한 유저의 손가락이 터치 검출면에 접촉한 경우에 편광판이 대전할 우려가 있다. 도전층(52)은, 이 정전기를 방출하도록 기능 한다. 이하에, 도전 층(52)의 작용, 및 그와 같은 작용을 실현하기 위한 전기 특성에 관해 설명한다.
도 11은, 정전기가 인가된 경우의, 그 정전기의 흐름을 모식적으로 도시하는 것이다. 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)에서는, 예를 들면 편광판(35)의 표면(하드 코트층(56))에 인가된 정전기(SE)는, 우선, 커버층(55), 편광층(54), 커버층(53)을 이용하여 도전층(52)에 전해진다. 그리고 그 정전기(SE)는, 도전층(52)이나 더미 전극(37)을 통하여, 가까이에 배치된 터치 검출 전극(TDL)에 전해진다. 그리고 터치 검출 전극(TDL)에 전해진 정전기(SE)는, 터치 검출 회로(40)의 입력에 마련된 저항(R)(도 4)이나, 그 입력부에 마련된 ESD 보호 회로(도시 생략)를 통하여 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 전원이나 GND로 방출될 수 있다. 즉, 도전층(52)이 없는 경우에는, 정전기는 예를 들면 편광판 자체에 대전하고, 그 정전기에 기인하는 전계에 의해, 액정층(6)의 액정 분자의 배향을 흐트러지게 하고, 표시를 흐트러지게 할 우려가 있지만, 이 도전층(52)을 마련함에 의해, 정전기를 방출되기 쉽게 할 수 있고, 표시를 흐트러지게 할 우려를 저감할 수 있다. 도전층(52)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 유효 표시 영역(S)을 덮도록 배치되어 있기 때문에, 유효 표시 영역(S) 전면에서, 정전기를 방출되기 쉽게 할 수 있고, 표시의 흐트러짐을 저감할 수 있다.
또한, 도전층(52)은, 유효 표시 영역(S)을 포함하는 넓은 영역을 덮도록 배치하여도 좋다. 예를 들면, 도전층(52)을, 화소 기판(2)에 배치된 회로의 영역을 덮도록 배치함에 의해, 제조시에 정전기가 인가된 경우에서는, 이들의 회로의 파괴를 막을 수 있고, 또한 사용시에 정전기가 인가된 경우에 있어서는, 이들의 회로의 오동작을 저감할 수 있다.
서로 인접하는 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37, 38)의 간격은, 정전기를 방출하기 쉽게 하기 위해, 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 터치 검출 전극(TDL) 및 더미 전극(37, 38)의 배치 면적은, 유효 표시 영역(S) 내에서, 정전기를 방출하기 쉽게 하기 위해, 가능한 한 넓게 배치되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 유효 표시 영역(S)의 면적의 50% 이상인 것이 바람직하다.
도전층(52)은, 인가된 정전기(SE)를 가까이에 배치된 터치 검출 전극(TDL)에 방출하기 쉽게 하기 위해, 그 저항이 충분히 낮은 것이 바람직하다. 즉, 도전층(52)의 저항에는, ESD 대책의 관점에서, 상한치가 있다. 일반적으로, 정전기를 효과적으로 도망가게 하기 위해서는, 도전층(52)의 시트 저항치는, 일반적으로 1×1012[Ω/sq] 이하가 바람직하고, 1×1011[Ω/sq] 이하가 바람직함이 알려져 있다.
한편, 도전층(52)의 저항이 너무 낮으면, 터치 검출 감도가 저하될 우려가 있다. 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL) 사이의 정전용량이 외부 근접 물체에 의해 변화하는 것을 이용하여 터치를 검출하는 것이다. 따라서 터치 검출 전극(TDL)과 외부 근접 물체 사이에 배치되는 도전층(52)의 저항이 너무 낮은 경우에는, 그 도전층(52)이 실드로서 기능하여 버려, 상술한 정전용량이 외부 근접 물체에 의해 변화하기 어렵게 되어 버린다. 환언하면, 터치 검출 신호(Vdet)에서, 터치의 유무를 나타내는 터치 성분이 실드에 의해 감쇠하고, S/N비가 저하되고, 터치 검출 감도가 저하되어 버린다. 이와 같이, 도전층(52)의 저항에는 터치 검출 감도의 관점에서 하한치가 있다.
즉, 도전층(52)의 저항은, ESD 대책의 관점에서 정해지는 상한치와, 터치 검출 감도의 관점에서 정해지는 하한치 사이의 범위 내의 값으로 설정할 필요가 있다.
다음에, 도전층(52)의 저항의 하한에 관해 상세히 설명한다.
도 12는, 도전층(52)의 저항과, 도전층(52)과 구동 전극(COML) 사이의 용량을 모식적으로 도시한 것이다. 터치 검출 신호(Vdet)의 터치 성분이 도전층(52)에 의해 감쇠하지 않도록 하기(S/N비를 높게 하기) 위해서는, 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 터치 검출 기간(Pdet)에서, 구동 신호(Vcom)의 천이에 응하여 터치 검출 신호(Vdet)가 변화한 때에, 도전층(52)의 전압의 변화가 충분히 작아지도록 할 필요가 있다. 도전층(52)의 전압의 변화는, 도전층(52)의 시정수(τ)(=R52·C52)에 의존한다. 따라서 S/N비를 높게 하기 위해서는, 도전층(52)의 시정수(τ)가 터치 검출 기간(Pdet)에 대응하는 시간(tdet)에 비하여 클 필요가 있다.
도 13은, S/N비와, 도전층(52)의 시정수(τ)와의 관계를 도시하는 것이다. 횡축은, 시간(tdet)을 단위로 한 도전층(52)의 시정수(τ)를 나타내고, 종축은, 시정수(τ)가 무한대(도전층(52)가 배치되지 않은 경우에 상당)일 때의 S/N비를 100으로 한 경우의 S/N비(상대치)를 나타내고 있다. 또한, 이 검토에서는, 노이즈는 도전층(52)의 영향을 받지 않고, 일정한 것으로 하고 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 시정수(τ)가 작은 때, S/N비는 작아진다. 이것은, 상술한 바와 같이, 시정수(τ)가 작기 때문에 도전층(52)이 실드와 같이 기능하고, 터치 성분이 감쇠하여 버리는 것에 기인하고 있다. 한편, 시정수(τ)가 커지면, 도전층(52)의 영향이 감소하고, S/N비가 향상한다.
필요한 S/N비는, 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)의 용도에 의해 다르지만, 도 13에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 시정수(τ)는 적어도 시간(tdet)보다 큰 것이 바람직하다. 이 때, S/N비(상대치)는 37 이상이 된다. 또한, 시정수(τ)는 시간(tdet)의 10배 이상인 것이 바람직하고, 그 때의 S/N비는 90 이상이 된다. 또한, 시정수(τ)는 시간(tdet)의 100배 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 때는, S/N비(상대치)는 99 이상이 되고, 거의 도전층(52)의 영향을 받지 않고서 터치 검출을 행할 수가 있다.
이와 같이, 도전층(52)의 시정수(τ)를, 상술한 바와 같은 값 이상으로 설정함에 의해, 각각에 대응한 S/N비를 얻을 수 있고, 터치 검출 감도를 확보할 수 있다.
또한, 도전층(52)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 유효 표시 영역(S)을 덮도록 배치되어 있기 때문에, 유효 표시 영역(S) 내의 어느 부분에 터치가 행하여져도, 도전층(52)의 S/N비에의 영향은 같게 되고, 터치 위치에 의한 터치 검출 감도의 편차를 최저한으로 억제할 수 있다.
[효과]
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 도전층을 마련하도록 하였기 때문에, 정전기가 인가된 경우에도 표시의 흐트러짐을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 도전층의 시정수를 터치 검출 기간의 시간에 비하여 크게 하였기 때문에, 터치 검출 감도의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 도전층을 편광판내에 형성하도록 하였기 때문에, 일체화가 가능해지고, 제조를 용이하게 할 수 있다. 또한, 이 일체화에 의해 도전층과 구동 전극 사이의 거리를 단축할 수 있고, 용량(C52)이 커짐으로써 시정수(τ)가 커지기 때문에, S/N비를 개선할 수 있다. 또한, 용량(C52)이 커진분 만큼, 저항(R52)을 작게 한 경우에는, 정전기를 제거하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 유효 표시 영역을 덮도록 도전층을 배치하였기 때문에, 유효 표시 영역 전역에서 표시의 흐트러짐을 저감할 수 있음과 함께, 터치 위치에 의한 터치 검출 감도의 편차를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 도전층과 터치 검출 전극 사이의 거리(d1)를, 터치 검출 전극과 구동 전극 사이의 거리(d2)에 비하여 작아지도록 배치하였기 때문에, 정전기를 방출되기 쉽게 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 이와 같이 정전기를 방출되기 쉽게 한 분만큼, 도전층(52)의 저항을 크게 한 경우에는, 도전층의 투과율의 저하나 탁해짐을 억제할 수 있다.
[변형례 1]
상기 실시의 형태에서는, 도전층(52)을 접착층(51)과 커버층(53)의 사이에 마련하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, 도 14(A)에 도시한 바와 같이, 커버층(55)과 하드 코트층(56)의 사이에 마련하여도 좋고, 도 14(B)에 도시한 바와 같이, 접착층(51C)을, 도전 입자(57)를 포함하는 접착제를 이용하여 구성함에 의해, 도전층을 형성하여도 좋다. 이 경우에도, 접착제에 포함되는 도전 입자(57)의 크기나 양, 도전 입자의 전도율 등의 특성을 조정함에 의해, 정전기를 효과적으로 방출되게 할 수 있음과 함께, 터치 검출 감도의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.
[변형례 2]
상기 실시의 형태에서는, 인가된 정전기를, 터치 검출 전극(TDL)을 통하여 방출되도록 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 정전기를 방출하게 하는 다른 경로를 마련하도록 하여도 좋다. 도 15는, 본 변형례에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1B)의 한 구성례를 도시하는 것이고, 도 15의 (A)는 평면도를 도시하고, 도 15의 (B)는 도 15의 (A)의 XV-XV화살로 본 방향의 개략 단면도를 도시한다. 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1B)는, GND선(58)을 갖고 있다. GND선(58)은, 편광판(35)의 주위에 배치되고, 편광판(35)의 도전층(52)과 전기적으로 접속됨과 함께, 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1B)의 GND와도 접속되어 있다. 이에 의해, 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1B)에서는, 인가된 정전기를, 도전층(52)을 통하여 GND에 방출되기 쉽게 할 수 있다.
상기 실시의 형태에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1)에서, 예를 들면, 터치 검출 전극(TDL)이 접속되는 터치 검출 회로(40)의 입력부에 스위치가 마련되고, 그 스위치가 검출 타이밍에서만 온 상태가 되는 경우에는, 그 스위치가 온 상태일 때에는 정전기를 방출되게 하는 경로가 확보되는 것이지만, 오프 상태일 때에는 그 경로도 차단되아 버리기 때문에, 충분히 정전기를 방출되게 할 수가 없을 우려가 있다. 이 경우에도, 본 변형례에 관한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치(1B)에서는, GND선(58)이 항상 도전층(52)과 접속되어 있기 때문에, 정전기를 방출되게 하는 경로가 항상 확보되어, 정전기를 방출되기 쉽게 할 수 있다.
[그 밖의 변형례]
상기 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극(TDL)을 5㎜ 피치로 나열하여 배치하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 터치 검출 전극(TDL)의 피치가 넓은 경우, ESD 대책의 관점에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 도전층(52)을 통하여 정전기(SE)를 터치 검출 전극(TDL)에 방출되게 하기 위한 경로가 길어짐에 의해, 정전기(SE)를 방출하기 어렵게 될 우려가 있다. 또한, 터치 검출 기능의 관점에서는, 터치 검출의 위치 분해 성능이 저하된다. 따라서, 터치 검출 전극(TDL)의 피치는 10㎜ 이하가 바람직하다.
상기 실시의 형태에서는, 도전층(52)은 편광판(35) 내에 마련하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 도전층을 편광판과 별체로서 구성하여도 좋다.
상기 실시의 형태에서는, 터치 검출 전극(TDL) 사이에 더미 전극(37)을 마련하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 더미 전극을 마련하지 않아도 좋다.
<3. 적용례>
다음에, 도 16 내지 도 20을 참조하여, 상기 실시의 형태 및 변형례에서 설명한 터치 검출 기능이 있는 표시 장치의 적용례에 관해 설명한다. 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 환언하면, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
(적용례 1)
도 16은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 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 기능이 있는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 2)
도 17은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 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 기능이 있는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 3)
도 18은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 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 기능이 있는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 4)
도 19는, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 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 기능이 있는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
(적용례 5)
도 20은, 상기 실시의 형태 등의 터치 검출 기능이 있는 표시 장치가 적용되는 휴대 전화기의 외관을 도시하는 것이다. 이 휴대 전화기는, 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 기능이 있는 표시 장치에 의해 구성되어 있다.
이상, 실시의 형태, 변형례, 및 전자 기기에의 적용례를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시의 형태 등으로는 한정되지 않고, 여러가지의 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기한 실시의 형태 등에서는, 액정 표시 디바이스와 터치 검출 디바이스를 일체화한 이른바 인 셀 타입으로 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 액정 표시 디바이스의 표면에 터치 검출 디바이스를 형성한, 이른바 온 셀 타입이라도 좋고, 액정 표시 디바이스의 표면에 터치 검출 디바이스를 외부 부착한 것이고도 좋다.
예를 들면, 상기한 실시의 형태 등에서는, TN이나 VA, ECB 등의 각종 모드의 액정을 이용한 액정 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화하여 터치 검출 기능이 있는 표시 디바이스(10)를 구성하였지만, 이에 대신하여, FFS(프린지 필드 스위칭)나 IPS(인 플레인 스위칭) 등의 횡전계 모드의 액정을 이용한 액정 표시부와 터치 검출부를 일체화하여도 좋다. 예를 들면, 횡전계 모드의 액정을 이용한 경우에는, 터치 검출 기능이 있는 표시부(90)를, 도 21에 도시한 바와 같이 구성 가능하다. 이 도면은, 터치 검출 기능이 있는 표시부(90)의 주요부 단면 구조의 한 예를 도시하는 것이고, 화소 기판(2B)과 대향 기판(3B) 사이에 액정층(6B)이 끼여 지지된 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. 또한, 이 예로 한정되는 것이 아니고, 이에 대신하여, 예를 들면, TFT 기판(21)의 위에 화소 전극(22)을 형성하고, 그 위에 절연막(23)을 통하여 공통 전극(COML)을 형성하여도 좋다. 이들의 경우에서는, 구동 전극(COML)과 터치 검출 전극(TDL) 사이의, 액정층(6B)도 포함하는 모든 유전체가 용량(C1)의 형성에 기여한다.
1, 1B : 터치 검출 기능이 있는 표시 장치
2, 2B : 화소 기판
6, 6B : 액정층
3, 3B : 대향 기판
10, 60 : 터치 검출 기능이 있는 표시부
11 : 제어부
12 : 게이트 드라이버
13 : 소스 드라이버
14 : 구동 전극 드라이버
20 : 액정 표시부
21 : TFT 기판
22 : 화소 전극
30 : 터치 검출부
31 : 유리 기판
32 : 컬러 필터
35, 35B, 35C : 편광판
37, 38 : 더미 전극
40 : 터치 검출 회로
42 : 아날로그 LPF부
43 : A/D 변환부
44 : 신호 처리부
45 : 좌표 추출부
46 : 검출 타이밍 제어부
51, 51C : 접착층
52 : 도전층
53, 55 : 커버층
54 : 편광층
56 : 하드 코트층
57 : 도전 입자
58 : GND선
COML : 구동 전극
C52 : 저항
GCL : 주사 신호선
LC : 액정 소자
Out : 출력 신호
Pix : 화소
Pdet : 터치 검출 기간
R52 : 저항
S : 유효 표시 영역
SGL : 화소 신호선
TDL : 터치 검출 전극
Tr : TFT 소자
ts1, ts2 : 샘플링 타이밍
Vcom : 구동 신호
Vdet : 터치 검출 신호
Vdisp : 영상 신호
Vpix : 화소 신호
Vscan : 주사 신호

Claims (20)

  1. 표시 동작을 행하는 액정 표시 소자와,
    일방향으로 연재되도록 병설되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 터치 검출 전극과 절연되고 또는 고저항으로 접속되고, 이들을 덮도록 배치된 도전막과,
    상기 검출 신호를 샘플링함에 의해 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로를 구비하고,
    상기 도전막의 시트 저항은 소정의 저항값 이하이고, 또한 그 도전막의 시정수는, 상기 터치 검출 회로의 샘플링 타이밍에 의해 정해지는 소정의 최소 시정수 보다 큰 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 저항값은 1012[Ω/sq]인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 터치 검출 회로는, 상기 검출 신호의 천이 타이밍을 포함하도록 설정된 검출 기간의 시작 타이밍에서의 샘플링 결과와 상기 검출 기간의 종료 타이밍에서의 샘플링 결과의 차에 의거하여 외부 근접 물체를 검출하고,
    상기 소정의 최소 시정수는, 상기 검출 기간의 시간인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 도전막의 시정수는, 상기 소정의 최소 시정수의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 도전막의 시정수는, 상기 소정의 최소 시정수의 100배 이상인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    편광판을 또한 구비하고,
    상기 도전막은, 상기 편광판과 일체화하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도전막은, 적어도, 상기 액정 표시 소자가 표시 동작을 행하는 유효 표시 영역을 덮도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 터치 검출 전극과 교차하는 방향으로 연재되도록 병설된 복수의 구동 전극을 또한 구비하고,
    상기 정전용량은, 상기 복수의 터치 검출 전극과 상기 복수의 구동 전극의 각 교차부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 도전막은, 상기 터치 검출 전극을 포함하는 검출 전극층의 상기 구동 전극으로부터의 반대측에 배치되고,
    상기 구동 전극과 상기 검출 전극층 사이의 거리는, 상기 도전막과 상기 검출 전극층 사이의 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 터치 검출 전극 사이에 배치되고, 전기적으로 플로팅 상태인 더미 전극을 또한 구비한 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    서로 인접하는 상기 터치 검출 전극 및 상기 더미 전극의 간격은 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극 및 상기 더미 전극의 배치 면적은, 유효 표시 영역 내에서, 유효 표시 영역의 면적의 50% 이상인 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 도전막에는, 고정 전압이 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극은 10㎜ 이하의 피치로 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 액정 표시 소자는,
    액정층과,
    상기 액정층을 끼우고 상기 구동 전극과 대향하도록 배치된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  16. 제 8항에 있어서,
    상기 액정 표시 소자는,
    액정층과,
    상기 액정층과 상기 구동 전극의 사이에 형성되고, 또는 상기 액정층에서 상기 구동 전극의 반대측에 배치된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 검출 기능이 있는 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 터치 검출 기능이 있는 표시 장치와,
    상기 터치 검출 기능이 있는 표시 장치를 이용한 동작 제어를 행하는 제어부를 구비하고,
    표시 동작을 행하는 액정 표시 소자와,
    일방향으로 연재되도록 병설되고, 외부 근접 물체에 응한 정전용량의 변화에 의거한 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 터치 검출 전극과,
    상기 터치 검출 전극과 절연 또는 고저항으로 접속되고, 이들을 덮도록 배치된 도전막과,
    상기 검출 신호를 샘플링함에 의해 외부 근접 물체를 검출하는 터치 검출 회로를 구비하고,
    상기 도전막의 시트 저항은 소정의 값 이하이고, 또한 그 도전막의 시정수는, 상기 터치 검출 회로의 샘플링 타이밍에 의해 정해지는 소정의 최소 시정수 이상인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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