WO2020121760A1 - 表示装置 - Google Patents

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display device
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electrode
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孝明 河野
大脇 義雄
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Japan Display Inc
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    • G06F2203/04108Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and is particularly applicable to a display device equipped with a touch sensor.
  • a display device with a sensor which is an in-cell type display device and to which a self-detection method can be applied, and a driving method thereof have been proposed (for example, JP-A-2015-164033).
  • the surface of the display device with sensor is covered with a cover glass.
  • the touch sensor may make an erroneous determination.
  • An object of the present invention is to provide a display device capable of preventing the generation of a ghost even if water drops adhere.
  • the display device includes a display panel in which the semiconductor device is arranged at the end of the array substrate, and a translucent cover member that covers the display panel.
  • the display panel has a plurality of drive electrodes for detecting an external detection object, and has a conductive layer between the translucent cover member and the semiconductor device. At least a part of the conductive layer and the semiconductor device overlap each other in a plan view.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a driving method of the mutual detection system of the display device with the sensor according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a driving method of the display device with a sensor according to the embodiment and a self-detection method.
  • FIG. 3 is a plan view of the display device with the sensor according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the display device with a sensor taken along the line AA in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual plan view of the sensor-equipped display device of FIG. 8. It is sectional drawing of the display device with a sensor which concerns on a comparative example. It is an equivalent circuit explaining the influence of the water drop of the display device with a sensor which concerns on a comparative example.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a display device with a sensor according to Modification 1.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a display device with a sensor according to Modification 2.
  • FIG. 9 is a conceptual plan view of a display device with a sensor according to Modification 2.
  • FIG. 16 is a conceptual plan view of the sensor-equipped display device with the conductive layer removed from FIG. 15.
  • 9 is an equivalent circuit of a display device with a sensor according to Modification 2.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a display device with a sensor according to Modification 3.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a first configuration according to Modification 4; FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a second configuration according to Modification 4; 16 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a first configuration according to Modification Example 5.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a second configuration according to Modification Example 5.
  • FIG. 11 is a conceptual plan view of a display device with a sensor according to Modification 6.
  • a liquid crystal display device is disclosed as an example of the display device.
  • the liquid crystal display device can be used in various devices such as a smartphone, a tablet terminal, a mobile phone terminal, a personal computer, a television receiver, an in-vehicle device, and a game machine.
  • top and bottom when describing the drawings represent a relative positional relationship between the structure of interest and another structure. There is. Specifically, when viewed from the side, the direction from the first substrate (array substrate) to the second substrate (counter substrate) is defined as “up”, and the opposite direction is defined as “down”.
  • inside and outside refer to the relative positional relationship between the two parts based on the display area. That is, “inside” refers to a side relatively closer to the display area with respect to one site, and “outside” refers to a side farther from the display area with respect to one site.
  • the definitions of “inside” and “outside” referred to here are in a state where the liquid crystal display device is not bent.
  • Display device refers to all display devices that display images using a display panel.
  • Display panel refers to a structure that displays an image using an electro-optical layer.
  • the term display panel may refer to a display cell including an electro-optical layer, or refers to a structure in which another optical member (for example, a polarizing member, a backlight, a touch panel, etc.) is attached to the display cell.
  • the “electro-optical layer” may include a liquid crystal layer, an electrochromic (EC) layer, and the like, unless a technical contradiction occurs. Therefore, although the liquid crystal panel including the liquid crystal layer will be described as an example of the display panel in the embodiments described later, the application to the display panel including the other electro-optical layer described above is not excluded.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a display device in a display device with a sensor according to an embodiment.
  • the display device is a liquid crystal display device.
  • the display device DSP with a sensor includes a display panel PNL and a backlight BLT that illuminates the display panel PNL from the back side.
  • the display panel PNL is provided with a display unit including the display pixels PX arranged in a matrix.
  • the gate lines G (G1, G2%) That extend along the rows in which the plurality of display pixels PX are arranged and the sources that extend along the columns in which the plurality of display pixels PX are arranged.
  • Lines S (S1, S2%)
  • a pixel switch SW arranged near the position where the gate line (scanning line) G and the source line (signal line) S intersect.
  • Each of the plurality of display pixels PX has a pixel electrode PE and a common electrode COME, and has a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules between the pixel electrode PE and the common electrode facing each other.
  • the common electrodes Come extending in the row direction (X direction) are arranged in the column direction (Y direction).
  • a plurality of common electrodes Come extending in a plurality of column directions (Y direction) may be arranged in a row direction (X direction).
  • the pixel switch SW is equipped with a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).
  • TFT Thin Film Transistor
  • the gate electrode of the pixel switch SW is electrically connected to the corresponding gate line G.
  • the source electrode of the pixel switch SW is electrically connected to the corresponding source line S.
  • the drain electrode of the pixel switch SW is electrically connected to the corresponding pixel electrode PE.
  • a gate driver GD left side GD-L and right side GD-R
  • a source driver SD and a common electrode drive circuit CD are provided as drive means for driving the plurality of display pixels PX.
  • Each of the plurality of gate lines G is electrically connected to the output part of the gate driver GD.
  • Each of the plurality of source lines S is electrically connected to the output section of the source driver SD.
  • the common electrode COME (a plurality of common electrodes Come) is electrically connected to the output section of the common electrode drive circuit CD.
  • the source driver SD and the common electrode drive circuit CD are drawn so as to be provided in a drive circuit (Driver circuit).
  • a control circuit CTR (Control circuit) that generates a control signal for each of the gate driver GD, the source driver SD, the common electrode drive circuit, and the backlight BLT is also provided in the drive circuit (Driver circuit).
  • the drive circuit (Driver circuit) is included in a one-chip semiconductor integrated circuit (IC), it may be composed of a plurality of chips. Further, the control circuit CTR (Control circuit) may be provided outside the display panel PNL.
  • the gate driver GD, the source driver SD, and the common electrode drive circuit CD may be arranged on the peripheral area (frame area) around the display section or on a flexible substrate connected to the display panel PNL.
  • the gate driver GD sequentially applies the on-voltage to the plurality of gate lines G, and supplies the on-voltage to the gate electrode of the pixel switch SW electrically connected to the selected gate line G.
  • the pixel switch SW whose gate electrode is supplied with the on-voltage is electrically connected between the source electrode and the drain electrode.
  • the source driver SD supplies an output signal corresponding to each of the plurality of source lines S.
  • the signal supplied to the source line S is supplied to the corresponding pixel electrode PE via the pixel switch SW in which the source electrode and the drain electrode are electrically connected.
  • Image signals, control signals, etc. are input to a control circuit CTR (Control circuit) from a host device (Host) provided outside the display panel PNL, and the gate driver GD, the source driver SD, and the common electrode drive circuit CD are displayed on the display panel.
  • the operation is controlled by a control circuit CTR (Control circuit) arranged outside or inside the PNL. Further, the control circuit CTR controls the operation of the backlight drive circuit (BL Drive Circuit), and the backlight BLT is driven by the backlight drive circuit (BL Drive Circuit).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor-equipped display device according to the embodiment.
  • the display device DSP with a sensor has an in-cell type touch sensor, and includes a display panel PNL, a backlight BLT, a first optical element OD1 and a second optical element OD2.
  • the display panel PNL is a liquid crystal display panel, but it may be another flat panel such as an organic electroluminescence display panel.
  • the illustrated display panel PNL has a configuration corresponding to the horizontal electric field mode as a display mode, it may have a configuration corresponding to another display mode.
  • the display panel PNL includes a first substrate (also referred to as an array substrate) SUB1, a second substrate (also referred to as a counter substrate) SUB2, and a liquid crystal layer LQ.
  • the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 are attached to each other with a predetermined cell gap formed.
  • the liquid crystal layer LQ is held in the cell gap between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the first substrate SUB1 is formed by using a light-transmissive first insulating substrate 10 such as a glass substrate or a resin substrate.
  • the first substrate SUB1 is on the side of the first insulating substrate 10 facing the second substrate SUB2, the source line S, the common electrode COME, the pixel electrode PE, the first insulating film 11, the second insulating film 12, and the third insulating film. 13, the first alignment film AL1 and the like.
  • the pixel electrode PE and the common electrode COME form a display pixel together with the pixel region of the liquid crystal layer arranged between these electrodes, and the display pixels are arranged in a matrix on the display panel PNL.
  • the first insulating film 11 is arranged on the first insulating substrate 10. Although not described in detail, the gate line G, the gate electrode of the switching element, the semiconductor layer, and the like are arranged between the first insulating substrate 10 and the first insulating film 11.
  • the source line S is formed on the first insulating film 11. Further, the source electrode and the drain electrode of the switching element are also formed on the first insulating film 11. In the illustrated example, the source line S extends in the second direction Y in parallel with the common electrode COME.
  • the second insulating film 12 is arranged on the source line S and the first insulating film 11.
  • the common electrode COME is formed on the second insulating film 12.
  • the common electrode COME is composed of a plurality of segments. The respective segments of the common electrode COME extend in the second direction Y and are arranged in the first direction X at intervals.
  • Such a common electrode COME is formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the metal layer ML is formed on the common electrode COME to reduce the resistance of the common electrode COME, but the metal layer ML may be omitted.
  • the third insulating film 13 is arranged on the common electrode COME, the metal layer ML, and the second insulating film 12.
  • the pixel electrode PE is formed on the third insulating film 13.
  • Each pixel electrode PE is located between adjacent source lines S, and faces the common electrode COME. Further, each pixel electrode PE has a slit SL at a position facing the common electrode COME.
  • Such a pixel electrode PE is formed of, for example, a transparent conductive material such as ITO or IZO.
  • the first alignment film AL1 covers the pixel electrode PE and the third insulating film 13.
  • the second substrate SUB2 is formed using the second insulating substrate 20 having a light transmitting property such as a glass substrate or a resin substrate.
  • the second substrate SUB2 includes a black matrix BM, color filters CFR, CFG, CFB, an overcoat layer OC, a second alignment film AL2, and the like on the side of the second insulating substrate 20 facing the first substrate SUB1.
  • the black matrix BM is formed on the inner surface of the second insulating substrate 20 and partitions each pixel.
  • the color filters CFR, CFG, and CFB are each formed on the inner surface of the second insulating substrate 20, and part of them are overlapped with the black matrix BM.
  • the color filter CFR is, for example, a red color filter
  • the color filter CFG is, for example, a green color filter
  • the color filter CFB is, for example, a blue color filter.
  • the overcoat layer OC covers the color filters CFR, CFG, and CFB.
  • the overcoat layer OC is formed of a transparent resin material.
  • the second alignment film AL2 covers the overcoat layer OC.
  • the detection electrode DETE is formed on the outer surface of the second insulating substrate 20.
  • the detection electrode DETE extends in a direction intersecting each segment of the common electrode COME, and in the illustrated example, extends in the first direction X.
  • Such a detection electrode DETE is made of, for example, a transparent conductive material such as ITO or IZO.
  • the backlight BLT is arranged on the back side of the display panel PNL.
  • various forms can be applied, and any one using a light emitting diode (LED) or a cold cathode tube (CCFL) as a light source can be applied.
  • LED light emitting diode
  • CCFL cold cathode tube
  • the first optical element OD1 is arranged between the first insulating substrate 10 and the backlight BLT.
  • the second optical element OD2 is arranged on the detection electrode DETE.
  • Each of the first optical element OD1 and the second optical element OD2 includes at least a polarizing plate, and may include a retardation plate as necessary.
  • a mutual detection method and a self-detection method are provided as methods for detecting that a user's finger or an external proximity object such as a pen is touching or approaching the touch panel. There are methods.
  • FIG. 3A is a diagram showing a typical basic configuration of the mutual detection method of the display device with the sensor according to the embodiment.
  • the common electrode COME and the detection electrode DETE are used as the sensor.
  • the common electrode COME includes a plurality of common electrodes Come (Come1, Come2, Come3... ).
  • the plurality of common electrodes Come have, for example, a stripe shape.
  • the plurality of common electrodes Come (Come1, Come2, Come3%) are arranged in the scanning (driving) direction (Y direction or X direction).
  • the detection electrode DETE includes a plurality of detection electrodes Dete (Dete1, Dete2, Dete3,...) (Thinner than the common electrode).
  • the plurality of detection electrodes Dete have, for example, a stripe shape.
  • the plurality of detection electrodes Dete (Dete1, Dete2, Dete3,...) Are arranged in a direction (X direction or Y direction) orthogonal to or intersecting with the common electrode (Tx).
  • the common electrode COME and the detection electrode DETE are arranged with a space. Therefore, basically, a capacitance Cc (Baseline capacitance) as a capacitance exists between the plurality of common electrodes Come and the plurality of detection electrodes Dete.
  • Cc Baseline capacitance
  • a predetermined voltage is commonly applied to the plurality of common electrodes Come during the image display period (display period), and a pulsed drive pulse (AC signal) is applied during the touch detection period (detection period). Therefore, in the detection period, each of the plurality of common electrodes Come can be referred to as a drive electrode (Tx). Since the plurality of detection electrodes Dete receive signals from the plurality of common electrodes Come, it can be expressed as Rx (Rx1, Rx2, Rx3,... ).
  • the plurality of common electrodes Come, that is, the drive electrodes Tx (Tx1, Tx2, Tx3%) At the time of touch detection are scanned by the drive pulse (Sig) at a predetermined cycle. Now, it is assumed that the user's finger exists near the intersection of the detection electrode Rx2 and the drive electrode Tx2. At this time, when a drive pulse (Sig) is supplied to the drive electrode Tx2, a pulse-shaped waveform is obtained at the detection electrodes Rx (Rx1, Rx2, Rx3,...) And another pulse is obtained from the detection electrode Rx2. A pulse having an amplitude level lower than that of the pulse obtained from the detection electrode is obtained.
  • the detection electrodes Rx (Rx1, Rx2, Rx3,%) Monitor the fringe electric field from the drive electrodes Tx (Tx1, Tx2, Tx3... ), and when a conductor such as a finger approaches, This has the effect of shielding this fringe electric field. Since the fringe electric field is shielded, the detection potential of the detection electrode Rx decreases.
  • this difference in detection potential can be treated as a detection pulse of position DETP.
  • the illustrated capacitance Cx differs depending on whether the user's finger is close to the detection electrode DETE or far. Therefore, the level of the detection pulse also differs depending on whether the user's finger is close to the detection electrode DETE or far. Therefore, the proximity of the finger to the plane of the touch panel can be determined by the amplitude level of the detection pulse.
  • the two-dimensional position of the finger on the plane of the touch panel can be detected by the electrode driving timing by the driving pulse Sig and the output timing of the detection pulse.
  • FIG. 3B is a diagram showing a typical basic configuration of the self (Self) detection method according to the embodiment.
  • the self (Self) detection method pulse-shaped self-detection drive pulses are sequentially supplied to the plurality of detection electrodes Dete and the plurality of common electrodes Come to detect the position and coordinates of the user's finger, which is an external proximity object.
  • FIG. 3B exemplarily shows the detection electrode Dete2 and the common electrode Come2, and shows a case where the user's finger O1 approaches or contacts the intersection of the detection electrode Dete2 and the common electrode Come2. ing.
  • the capacitance of the detection electrode Dete2 increases to a value obtained by adding the self-capacitance of Dete2 and the capacitance Cx1 with the finger O1 of the user.
  • the electrostatic capacitance of the common electrode Come2 has a value obtained by adding the self-capacitance of the common electrode Come2 and the capacitance Cx2 of the user's finger O1.
  • the detection electrode Dete2 is driven by the self-detection drive pulse Sig1 (AC signal) via the predetermined impedance R1, and the increased capacitance of the detection electrode Dete2 causes the self-detection drive pulse. It is charged by Sig1.
  • the detection circuit DET1 detects that the detection electrode Dete2 has the user's finger O1 based on the value of the charging voltage increased by the capacitance Cx1.
  • the common electrode Come2 is driven by the self-detection drive pulse Sig2 via the predetermined impedance R2, and the increased capacitance of the common electrode Come2 (Tx2) is charged by the self-detection drive pulse Sig2.
  • the detection circuit DET2 detects that the detection electrode Dete2 has the user's finger O1 based on the value of the charging voltage increased by the capacitance Cx2. As a result, the presence of the user's finger O1 at the intersection of the detection electrode Dete2 and the common electrode Come2 is detected, and the position and coordinates of the user's finger O1 on the plane of the touch panel are detected.
  • the common electrode COME and the detection electrode DETE are used as the sensor as in FIG. 3A.
  • the plurality of common electrodes Come that are sequentially driven (scanned) by the self-detection drive pulse Sig2 include a plurality of striped common electrodes (Come1, Come2, Come3,%) As in FIG. 3A.
  • the plurality of common electrodes Come are arranged in the Y direction or the X direction.
  • the detection electrodes DETE sequentially driven (scanned) by the self-detection drive pulse Sig1 include a plurality of stripe-shaped detection electrodes (Dete1, Dete2, Dete3,...) (Actually, similar to FIG. 3A. (Thinner than the striped common electrode).
  • the plurality of detection electrodes Dete are arranged in a direction (X direction or Y direction) orthogonal to or intersecting with the plurality of common electrodes Come.
  • the plurality of detection electrodes Dete and the plurality of common electrodes Come.
  • the position of the external proximity object O1 at the intersection of can be detected.
  • the plurality of detection electrodes Dete and the plurality of common electrodes Come can all be regarded as detection electrodes.
  • the touch sensor when the touch sensor is in the low power consumption mode, only the detection electrode DETE is driven by the self-detection drive pulse Sig1 to detect only the presence or absence of an external proximity object such as a finger and switch to mutual detection.
  • the coordinates of the external proximity object may be detected.
  • the plurality of common electrodes Come are individually arranged in a matrix in the row direction (X direction) and the column direction (Y direction), and the self-detection method using only the plurality of common electrodes Come is adopted.
  • the coordinates of an external proximity object such as a finger may be detected.
  • a configuration may be used in which a mutual detection method and a self detection method can be switched by a switch or the like.
  • the configuration of the self-detection method shown in FIG. 3B is an example, and the configuration is not limited to this.
  • FIGS 4A and 4B are diagrams for explaining the driving methods of the mutual detection method and the self-detection method of the sensor-equipped display device according to the embodiment.
  • the common electrode COME used for image display is also used as the electrode for touch position detection, the image display operation and the touch position detection operation are driven in time division (time sharing).
  • a period for displaying an image and a period for detecting a touch position are each divided, and the divided image display period and the divided touch position detection period are alternately repeated to display one frame.
  • Configure the period That is, after the operation of outputting the video signal (SIGNn) for each color corresponding to the signal (SELR/G/B) for selecting three colors of RGB is executed for the plurality of divided display rows, the divided plural
  • the mutual detection operation of inputting the drive pulse Sig to the drive electrode Tx of is executed. Then, this operation is sequentially and repeatedly performed for the plurality of divided display rows and the plurality of drive electrodes Tx.
  • touch detection for two frames is performed during one frame display period.
  • the drive electrodes Tx1, Tx2, Tx3,... Are sequentially scanned by the drive pulse Sig to detect the touch position.
  • the self-detection drive pulse (Sig1) is input to all the detection electrodes DETE to execute the self-detection operation. That is, after performing the operation of outputting the video signal (SIGNn) for each color corresponding to the signal (SELR/G/B) for selecting the three colors of RGB for all the display rows, the self detection is performed for all the detection electrodes DETE.
  • the detection drive pulse (Sig1) is input to execute the self-detection operation.
  • the self-detection method is a method capable of sensing with higher sensitivity than the mutual detection method. The method is not limited to the method of FIG. 4B, and self-sensing may be performed during the detection period shown in FIG. 4A (division method).
  • the common electrodes Come1, Come2, Come3,... are denoted by the symbols of the drive electrodes Tx1, Tx2, Tx3,.
  • the plurality of detection electrodes Dete1, Dete2, Dete3,... are denoted by symbols Rx1, Rx2, Rx3,.
  • the drive electrodes (Tx1, Tx2, etc.) are drawn by dotted lines
  • the detection electrodes (Rx1, Rx2, etc.) are drawn by solid lines for easy understanding and easy viewing of the drawing.
  • the lead lines (W11, W12, etc.) are drawn by thin solid lines.
  • FIG. 5 is a plan view conceptually showing a configuration example of the sensor in the display device with the sensor according to the embodiment.
  • the display device DSP with the sensor has a display panel PNL including an active area (touch detection area) AA of the sensor and a peripheral area (frame area) E provided around the active area AA.
  • the active area (touch detection area) AA of the sensor can be regarded as a substantially same area as the display area of the display panel PNL.
  • the display panel PNL has a first side (left side), a second side (right side) opposite to the first side, and a third side (upper side) provided between the first side and the second side. And a fourth side (lower side) opposite to the third side.
  • the peripheral area (frame area) E around the active area (touch detection area) AA of the sensor is exemplified by a left frame area E1 and a right frame area E2.
  • a plurality of detection electrodes Rx1, Rx2, Rx3,..., Rx8 arranged in parallel in the direction are provided.
  • a plurality of lead wirings W11, W12, W13, W14,..., respectively coupled to the plurality of detection electrodes Rx1, Rx2, Rx3,. W18 is provided.
  • the plurality of lead wires W11, W12, W13, W14,..., W18 are electrically connected to a touch detection circuit (touch controller, control circuit) TC.
  • the plurality of drive electrodes Tx1, Tx2, Tx3,..., Tx8 are electrically connected to the display control device DI via a plurality of lead wirings W2 and a common electrode drive circuit CD (not shown), and a touch sensor.
  • the common electrode drive circuit CD is sequentially driven by the drive pulse Sig in accordance with an instruction from the display control device DI.
  • the touch detection circuit TC may be provided in the display control device DI.
  • FIG. 6 is a plan view conceptually showing another configuration example of the sensor in the sensor-attached display device according to the embodiment.
  • FIG. 6 shows a display device DSP with a sensor that can be used in the self (Self) detection method, and the electrodes Sx for the sensor (Sx11, Sx12, Sx13, Sx21, Sx22, Sx23,..., Sx81, Sx82, Sx83).
  • the electrodes Sx for the sensor (Sx11, Sx12, Sx13, Sx21, Sx22, Sx23,..., Sx81, Sx82, Sx83).
  • the sensor electrodes Sx (Sx11 to Sx83) function as the common electrode COME for display during the image display period, and have the functions of drive electrodes and detection electrodes during the detection period of the touch sensor.
  • the electrodes Sx for the sensor (Sx11 to Sx83) will be described as detection electrodes.
  • a plurality of pixels PX are formed to face the detection electrodes Sx11 to Sx83.
  • the detection electrodes Sx11 to Sx83 include a plurality of lead wires W11, W12, W13, W21, W22, W23,. . . , W81, W82, W83 are electrically connected to the display control device DI.
  • the detection electrodes Sx11 to Sx83 are sequentially driven by drive pulses from the common electrode drive circuit CD according to an instruction from the display control device DI during the detection period of the touch sensor.
  • the detection signals from the individual electrodes of the detection electrodes Sx11 to Sx83 are extracted wirings W11, W12, W13, W21, W22, W23,.
  • the detection electrodes Sx11 to Sx83 function as the common electrode COME during the image display period, and a predetermined voltage (VCOM) is applied.
  • FIG. 7 is a plan view of the display device with the sensor according to the embodiment.
  • the sensor-equipped display device DSP has a display area Ad for displaying an image and a frame area Gd provided outside the display area Ad.
  • the display area Ad can be regarded as substantially the same area as the active area AA of the sensor shown in FIGS. 5 and 6.
  • the frame region Gd can be regarded as a region substantially the same as the frame region E shown in FIGS. 5 and 6.
  • the upper surface of the display device DSP with the sensor is covered with the cover member 101.
  • the cover member 101 is made of a transparent (translucent) member such as glass.
  • the cover member 101 is a translucent cover member, and can be called, for example, a cover glass.
  • the decorative layer 102 is provided in a region of the lower surface of the cover member 101 corresponding to the frame region Gd.
  • the decorative layer 102 is a colored layer having a light transmittance lower than that of the cover member 101, and can prevent an observer from visually recognizing wirings, circuits, and the like provided so as to overlap the frame region Gd. That is, the decorative layer 102 has a light shielding property.
  • the decorative layer 102 is not limited to a single layer, and may have a structure in which a plurality of layers are stacked.
  • the display device DSP with a sensor of the self detection method shown in FIG. 6 will be mainly described as a representative example, but it is also applicable to the display device DSP with a sensor of the mutual detection method.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the display device with a sensor taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 9 is a conceptual plan view of the sensor-equipped display device of FIG.
  • the display device DSP with the sensor includes a display panel PNL including an array substrate SUB1 and a counter substrate SUB2, a cover member 101, and an adhesive layer 103 for bonding the cover member 101 and the counter substrate SUB2.
  • a display control device DI including a touch detection circuit TC is provided at an end of the array substrate SUB1.
  • the display control device DI is a semiconductor device, and the surface that is the element formation region of the display control device DI (the surface on which the elements, wirings, connection terminals, etc. of the semiconductor device are formed) faces the array substrate SUB1. It is provided.
  • the back surface of the display control device DI is supplied with the ground potential and is provided so as to face the cover member 101.
  • the plurality of electrodes (connection terminals and the like) formed on the surface of the display control device DI are electrically connected to the plurality of electrodes (connection terminals and the like) of the array substrate SUB1. Some electrodes of the plurality of electrodes formed on the surface of the display control device DI are electrically connected to the plurality of wirings provided on the flexible wiring board FPC1 through a part of the plurality of electrodes of the array substrate SUB1. It is connected.
  • a plurality of detection electrodes Sx (Sx82, Sx72, Sx62) shown in FIG. 6 are formed in a region of the array substrate SUB1 corresponding to the display region Ad (active region AA).
  • the plurality of detection electrodes Sx (Sx82, Sx72, Sx62) are used as a common electrode for generating an electric field for controlling the alignment of the liquid crystal with the pixel electrode during a display period during display, and are self-detected during a touch detection period.
  • a drive signal for performing self-detection is supplied, so that it can be referred to as a drive electrode. Note that, in FIG. 8, the illustration of the liquid crystal layer LQ provided between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 is omitted for simplification of the drawing.
  • a decorative layer 102 is formed on the lower surface of the cover member 101 corresponding to the frame area Gd.
  • a conductive layer 104 is formed on the lower surface of the decorative layer 102 so as to cover the display control device DI. Further, as shown in FIG. 9, the conductive layer 104 is provided so as to cover the display control device DI in a plan view.
  • the conductive layer 104 can be composed of a transparent electrode made of a transparent conductive material such as ITO or a metal electrode made of a metal material.
  • the flexible wiring board FPC2 is connected to the conductive layer 104, and a drive pulse (Sig′) in phase with the self-detection drive pulse Sig supplied to the plurality of detection electrodes Sx (Sx82, Sx72, Sx62) is supplied. It has become so.
  • the drive pulse (Sig') preferably has substantially the same amplitude as the self-detection drive pulse Sig supplied to the plurality of detection electrodes Sx (Sx82, Sx72, Sx62).
  • the conductive layer 104 is directly driven by the flexible wiring board FPC2.
  • the flexible wiring board FPC2 is connected to the touch detection circuit TC provided in the display control device DI so that the touch detection circuit TC supplies a drive pulse (Sig′) in phase with the self-detection drive pulse Sig.
  • the conductive layer 104 can be driven with the same phase and the same amplitude as the plurality of detection electrodes Sx.
  • the conductive layer 104 is provided so as to cover the entire side DIS of the display control device DI facing the display area Ad of the display panel PNL in plan view. It can also be said that the conductive layer 104 and the display control device DI at least partially overlap each other.
  • FIG. 10 is a sectional view of a display device with a sensor according to a comparative example.
  • FIG. 11 is an equivalent circuit for explaining the influence of water droplets on the sensor-equipped display device according to the comparative example. Similar to FIG. 8, FIG. 10 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7. 10 is different from FIG. 8 in that the conductive layer 104 and the flexible wiring board FPC2 are not provided in FIG. The other structure is the same as that of FIG.
  • the water droplet WTP is attached on the upper surface of the cover member 101 so as to extend over the vicinity of the detection electrode Sx82 and the display control device DI, the water drop WTP is applied between the detection electrode Sx82 and the back surface of the display control device DI.
  • the path 200 may be formed at the position. In this case, in the touch detection operation period, the touch panel may malfunction and a ghost may occur, and a correct touch detection output may not be obtained.
  • the influence of the capacitance of the external proximity object such as a finger or a pen is close to the influence of the capacitance C2 of the water drop WTP, the water drop WTP may be erroneously determined as an external proximity object such as a finger or a pen.
  • the conductive layer 104 to which the drive pulse Sig′ in phase with the self-detection drive pulse Sig supplied to the detection electrode Sx is applied is present between the water drop WTP and the ground potential on the back surface of the display control device DI. .. That is, since the detection electrode Sx and the conductive layer 104 have the same potential, the capacitance between the detection electrode Sx and the back surface of the display control device DI can be suppressed. Therefore, even if the water droplet WTP adheres so as to extend between the vicinity of the detection electrode Sx82 and the display control device DI, malfunction of the touch panel can be prevented during the touch detection operation period, ghost can be prevented, and correct touch detection output can be obtained. Can be obtained.
  • FIG. 13 is a sectional view of a display device with a sensor according to the first modification. 13 is different from FIG. 8 in that the decorative layer 102a in FIG. 13 is changed to a configuration including a conductive material. With this change, the flexible wiring board FPC2 is connected to the decorative layer 102a. That is, the decorative layer 102a containing a conductive material functions as a conductive layer equivalent to the conductive layer 104 in FIG. The other structure is the same as that of FIG.
  • Modification 2 Modification 2 will be described with reference to FIGS. 14 to 17.
  • the array substrate SUB1 is provided with a guard ring GR as a shield electrode so as to surround the outer circumference of the plurality of detection electrodes Sx.
  • the conductive layer (104a) and the guard ring GR are electrically coupled by a coupling capacitance to drive the guard ring GR, thereby driving the conductive layer (104a) with a drive pulse in phase with the detection electrode Sx. It is what makes them.
  • the conductive layer (104a) is preferably driven by a drive pulse having the same voltage as the detection electrode Sx.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a display device with a sensor according to the second modification.
  • FIG. 15 is a conceptual plan view of the sensor-equipped display device according to the second modification.
  • FIG. 16 is a conceptual plan view of the sensor-equipped display device with the conductive layer removed from FIG. 15.
  • FIG. 14 is different from FIG. 8 in that, in FIG. 14, the flexible wiring board FPC2 is not connected to the conductive layer 104a and that the guard ring GR (GR1) is provided on the array substrate SUB1.
  • the guard ring (shield electrode) GR may be provided in the same wiring layer as the plurality of detection electrodes Sx, or may be provided in another layer, and as shown in FIG. 16, the outer circumference of the plurality of detection electrodes Sx. It is provided to surround the. That is, the guard ring GR is provided in the frame area E provided so as to surround the active area (touch detection area) AA of the sensor of the display panel PNL shown in FIG.
  • the guard ring GR is provided between the first side GR1 provided to face the display control device DI, the second side GR2 opposite to the first side GR1, and the first side GR1 and the second side GR2.
  • the display control device DI or the control unit provided on the array substrate SUB1 has a third side GR3 and a fourth side GR4 that face the third side GR3.
  • the conductive layer 104a includes a first region 1041 provided so as to cover the display control device DI or the first side GR1, and a second region 1042 provided so as to cover the third side GR3. , And a third region 1043 provided so as to cover the fourth side GR4.
  • the conductive layer 104a may be configured to include a region provided so as to cover the second side GR2.
  • the first region 1041, the second region 1042, and the third region 1043 of the conductive layer 104a are provided so as to overlap the first side GR1, the third side GR3, and the fourth side GR4 of the guard ring GR.
  • the first region 1041, the second region 1042, and the third region 1043 of the conductive layer 104a and the first side GR1, the third side GR3, and the fourth side GR4 of the guard ring GR are electrically coupled by the coupling capacitance. You are ringing.
  • the first region 1041 of the conductive layer 104a is provided so as to cover all the sides DIS of the display control device DI facing the display region Ad of the display panel PNL in plan view.
  • the guard ring GR is driven by the drive pulse Sig′′ that is in phase with the drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx. As a result, the capacitance between the detection electrode Sx and the frame region of the display panel PNL can be suppressed.
  • FIG. 17 is an equivalent circuit of the display device with the sensor according to the second modification. 17 is different from FIG. 12 in that a guard ring GR (GR1) is provided between the detection electrode Sx and the conductive layer 104a in FIG. A coupling capacitance C3 exists between the guard ring GR and the conductive layer 104a.
  • the guard ring GR (GR1) is driven by a drive pulse Sig′′ having the same phase as the drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • the conductive layer 104a is driven by the coupling capacitance C3 by the drive pulse Sig' in phase with the drive pulse Sig".
  • the capacitance value of the coupling capacitance C3 between the conductive layer 104a and the guard ring GR is larger than the capacitance value of the capacitance C2 between the conductive layer 104a and the back surface of the display control device DI (C3>C2). It is preferable to set to. That is, it is desirable to dispose the conductive layer 104a so that C3>C2. Further, it is desirable to set the amplitude of the guard ring GR and the values of the capacitors C2 and C3 so that the amplitude of the conductive layer 104a is substantially equal to the amplitude of the detection electrode Sx. Further, the amplitude of the guard ring GR may be substantially equal to the amplitude of the detection electrode Sx.
  • the detection electrode Sx and the display control are performed.
  • the capacity of the device DI can be suppressed. Therefore, even if the water droplet WTP is attached so as to extend between the vicinity of the detection electrode Sx82 and the display control device DI, malfunction of the touch panel is prevented during the touch detection operation period, and a correct touch detection output can be obtained.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a display device with a sensor according to Modification 3.
  • FIG. 18 is different from FIG. 14 in that a via electrode TGV connecting the conductive layer 104a and the guard ring GR (GR1) is provided.
  • the via electrode TGV can be configured by embedding a metal material in through holes provided in the array substrate SUB1, the counter substrate SUB2, and the adhesive layer 103. Other configurations are the same as those in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a first configuration according to Modification 4.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a second configuration according to Modification 4.
  • the flexible wiring board FPC3 as a component is provided between the decorative layer 102 of the cover member 101 and the back surface of the display control device DI.
  • the flexible wiring board FPC3 has a conductive layer driven by a drive pulse having the same phase as the drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC3 is provided so as to cover the display control device DI in a plan view, like the conductive layer 104 in FIG.
  • One end of the flexible wiring board FPC3 is electrically connected to the flexible wiring board FPC1, for example, and the conductive layer on the flexible wiring board FPC3 is connected to the touch detection circuit TC provided in the display control device DI via the flexible wiring board FPC1. It is electrically connected.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC3 can be driven by the touch detection circuit TC with a drive pulse in the same phase as the self-detection drive pulse Sig.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC3 is preferably driven by a drive pulse having substantially the same phase and amplitude as the self-detection drive pulse Sig.
  • a flexible wiring board FPC4 as a component is provided between the decorative layer 102 of the cover member 101 and the back surface of the display control device DI.
  • One end of the flexible wiring board FPC4 is connected to the surface of the array substrate SUB1 between the display control device DI and the counter substrate SUB2.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC4 is driven by a drive pulse having the same phase as the drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC4 is provided so as to cover the display control device DI in plan view, like the conductive layer 104 in FIG.
  • the other end of the flexible wiring board FPC4 is electrically connected to, for example, the flexible wiring board FPC1 and is electrically connected to the touch detection circuit TC provided in the display control device DI.
  • the flexible wiring board FPC4 can be driven by the touch detection circuit TC with a drive pulse in phase with the self-detection drive pulse Sig.
  • the conductive layer on the flexible wiring board FPC4 is preferably driven by a drive pulse having substantially the same phase and amplitude as the self-detection drive pulse Sig.
  • the conductive layers (104, 104a) and the decorative layer 102a containing a conductive material are integrated with the flexible wiring boards FPC3 and FPC4.
  • the conductive layers on the flexible wiring boards FPC3 and FPC4 are provided so as to cover all the sides DIS of the display control device DI facing the display area Ad of the display panel PNL in plan view.
  • Modification 5 describes a configuration in which an insulating film is formed on the back surface of the display control device DI and a conductive layer is further provided on the insulating film.
  • the conductive layer is composed of a metal electrode or a conductive tape, and the metal electrode or the conductive tape is driven by a drive pulse having the same phase as the drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a first configuration according to Modification 5.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of a display device with a sensor having a second configuration according to Modification 5.
  • the insulating film 300 is provided on the back surface of the display control device DI, and the metal electrode 302 is provided on the insulating film 300.
  • the metal electrode 302 is electrically connected to one end of the flexible wiring board FPC4.
  • the other end of the flexible wiring board FPC4 is electrically connected to the flexible wiring board FPC1, for example, and the metal electrode 302 is provided on the display control device DI via the flexible wiring board FPC4 and the flexible wiring board FPC1. It is electrically connected to the drive output of the TC.
  • the metal electrode 302 can be driven by the touch detection circuit TC with a drive pulse in phase with the self-detection drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • the metal electrode 302 is preferably driven by a drive pulse having substantially the same phase and amplitude as the self-detection drive pulse Sig.
  • the insulating film 300 is provided on the back surface of the display control device DI, and the conductive tape 304 is provided on the insulating film 300.
  • One end of the conductive tape 304 is electrically connected to the drive output section of the touch detection circuit TC provided in the display control device DI via, for example, the flexible wiring board FPC1.
  • the conductive tape 304 can be driven by the touch detection circuit TC with a drive pulse in phase with the self-detection drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx.
  • the conductive tape 304 is preferably driven by a drive pulse having substantially the same phase and the same amplitude as the self-detection drive pulse Sig.
  • the conductive tape 304 may be connected to the drive output unit of the touch detection circuit TC via the wiring on the first substrate (array substrate) SUB1 without passing through the flexible wiring substrate FPC1.
  • the metal electrode 302 or the conductive tape 304 provided on the back surface of the display control device DI functions as the conductive layer 104 and is in phase with the self-detection drive pulse Sig applied to the detection electrode Sx. Since it is driven by the drive pulse of, the capacitance of the detection electrode Sx and the display control device DI can be suppressed. Therefore, even if the water droplet WTP is attached so as to extend between the vicinity of the detection electrode Sx82 and the display control device DI, malfunction of the touch panel is prevented during the touch detection operation period, and a correct touch detection output can be obtained.
  • the conductive layer 104 shown in FIG. 9 has a structure in which it is uniformly formed of a transparent conductive material such as ITO or a metal material in a wide area so as to cover the display control device DI, but the present invention is not limited to this.
  • the conductive layer 104 may be provided with a plurality of slits such as a plurality of openings.
  • FIG. 23 is a conceptual plan view of a display device with a sensor according to Modification 6. 23 is different from FIG. 9 in that a plurality of slits 400 are provided in the conductive layer 104b in FIG. Other configurations are the same as those in FIG. 9.
  • the plurality of slits 400 can also be referred to as a plurality of openings.
  • the first region 1041 of the conductive layer 104a shown in FIG. 15 and the conductive layer 104a shown in FIG. 15 may also be configured like the conductive layer 104b having the plurality of slits 400.
  • the flexible wiring boards FPC3 and FPC4 in FIGS. 19 and 20, the metal electrode 302 in FIG. 21, and the conductive tape 304 in FIG. 22 may also be configured to have a plurality of slits or a plurality of openings.
  • the conductive layer 104 is not limited to the structure of the conductive layer 104b having the plurality of slits 400.
  • the conductive layer 104 may have a structure such as a metal wiring formed in a mesh shape.
  • the configuration of the guard ring GR of Modification 2 can be adopted in the embodiment and the configurations of Modifications 1 and 3 to 6.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements of different embodiments may be combined appropriately.
  • DSP Display device PNL: Display panel
  • SUB1 First substrate (array substrate)
  • SUB2 Second substrate (counter substrate)
  • Sx Detection electrode
  • DI Display control device (semiconductor device)
  • TC Touch detection circuit
  • FPC1 Flexible wiring board
  • GR Guard ring (shield electrode)
  • TGV Via electrode 101: Cover member (cover glass)
  • 102 decorative layer
  • conductive layer 300 insulating film

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Abstract

本開示の目的は、水滴が付着しても、ゴーストの発生を防止することが可能な表示装置を提供することにある。表示装置は、アレイ基板の端部に半導体装置が配置された表示パネルと、前記表示パネルを覆う透光性カバー部材と、含む。前記表示パネルは、外部検出物体を検出するための複数の駆動電極を有し、前記透光性カバー部材と前記半導体装置との間に導電層を有する。前記導電層と前記半導体装置とは、平面視において、少なくとも一部がオーバーラップする。

Description

表示装置
 本発明は表示装置に関し、特に、タッチセンサを備えた表示装置に適用可能である。
 インセルタイプの表示装置であってセルフ検出方式を適用することできるセンサ付表示装置及びその駆動方方法が提案されている(たとえば、特開2015-164033号公報)。
特開2015-164033号公報
 センサ付表示装置の表面は、カバーガラスによって覆われている。カバーガラスに水滴が付着した場合、タッチセンサが誤判定してしまう場合があった。
 本発明の目的は、水滴が付着しても、ゴーストの発生を防止することが可能な表示装置を提供することにある。
 その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
 本発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
 すなわち、表示装置は、アレイ基板の端部に半導体装置が配置された表示パネルと、前記表示パネルを覆う透光性カバー部材と、含む。前記表示パネルは、外部検出物体を検出するための複数の駆動電極を有し、前記透光性カバー部材と前記半導体装置との間に導電層を有する。前記導電層と前記半導体装置とは、平面視において、少なくとも一部がオーバーラップする。
実施の形態のセンサ付き表示装置における表示装置の概略の構成を示す図である。 実施の形態のセンサ付き表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態に係るセンサ付き表示装置のミューチャル検出方式の代表的な基本構成を示す図である。 実施の形態に係るセルフ(Self)検出方式の代表的な基本構成を示す図である。 実施の形態のセンサ付き表示装置のミューチャル検出方式の駆動方法を説明するための図である。 実施の形態のセンサ付き表示装置のセルフ検出方式との駆動方法を説明するための図である。 実施の形態に係るセンサ付き表示装置におけるセンサの構成例を概念的に示す平面図である。 実施の形態に係るセンサ付き表示装置におけるセンサの他の構成例を概念的に示す平面図である。 実施の形態に係るセンサ付き表示装置の平面図である。 図7のA-A線に沿うセンサ付き表示装置の断面図である。 図8のセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。 比較例に係るセンサ付き表示装置の断面図である。 比較例に係るセンサ付き表示装置の水滴の影響を説明する等価回路である。 図8のセンサ付き表示装置の等価回路である。 変形例1に係るセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例2に係るセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例2に係るセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。 図15から導電層を取り除いた状態におけるセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。 変形例2に係るセンサ付き表示装置の等価回路である。 変形例3に係るセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例4に係る第1の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例4に係る第2の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例5に係る第1の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例5に係る第2の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。 変形例6に係るセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。
 以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
 なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
 また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
 本実施形態においては、表示装置の一例として、液晶表示装置を開示する。この液晶表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。
 なお、本明細書及び特許請求の範囲において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。具体的には、側面から見た場合において、第1基板(アレイ基板)から第2基板(対向基板)に向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」と定義する。
 また、「内側」及び「外側」とは、2つの部位における、表示領域を基準とした相対的な位置関係を示す。すなわち、「内側」とは、一方の部位に対し相対的に表示領域に近い側を指し、「外側」とは、一方の部位に対し相対的に表示領域から遠い側を指す。ただし、ここで言う「内側」及び「外側」の定義は、液晶表示装置を折り曲げていない状態におけるものとする。
 「表示装置」とは、表示パネルを用いて映像を表示する表示装置全般を指す。「表示パネル」とは、電気光学層を用いて映像を表示する構造体を指す。例えば、表示パネルという用語は、電気光学層を含む表示セルを指す場合もあるし、表示セルに対して他の光学部材(例えば、偏光部材、バックライト、タッチパネル等)を装着した構造体を指す場合もある。ここで、「電気光学層」には、技術的な矛盾を生じない限り、液晶層、エレクトロクロミック(EC)層などが含まれ得る。したがって、後述する実施形態について、表示パネルとして、液晶層を含む液晶パネルを例示して説明するが、上述した他の電気光学層を含む表示パネルへの適用を排除するものではない。
 (実施形態)
 図1は、実施の形態のセンサ付き表示装置における表示装置の概略の構成を示す図である。なお、実施の形態において、表示装置は液晶表示装置である。
 センサ付き表示装置DSPは、表示パネルPNLと、表示パネルPNLを背面側から照明するバックライトBLTと、を備えている。そして表示パネルPNLには、マトリクス状に配置された表示画素PXを含む表示部が設けられている。
 図1に示すように、表示部においては、複数の表示画素PXが配列する行に沿って延びるゲート線G(G1、G2…)と、複数の表示画素PXが配列する列に沿って延びるソース線S(S1、S2…)と、ゲート線(走査線)Gとソース線(信号線)Sが交差する位置近傍に配置された画素スイッチSWとが備えられている。複数の表示画素PXの各々は画素電極PEと共通電極COMEを有し、対向する画素電極PEと共通電極の間に液晶分子を含む液晶層を有する。複数の行方向(X方向)に延在された複数の共通電極Comeは列方向(Y方向)に配置される。尚、複数の列方向(Y方向)に延在された複数の共通電極Comeを行方向(X方向)に配置する構成としてもよい。
 画素スイッチSWは薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を備えている。画素スイッチSWのゲート電極は対応するゲート線Gと電気的に接続されている。画素スイッチSWのソース電極は対応するソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチSWのドレイン電極は対応する画素電極PEと電気的に接続されている。
 また、複数の表示画素PXを駆動する駆動手段として、ゲートドライバGD(左側GD-Lおよび右側GD-R)、ソースドライバSD、共通電極駆動回路CDとが設けられている。複数のゲート線Gは各々ゲートドライバGDの出力部と電気的に接続されている。複数のソース線Sは各々ソースドライバSDの出力部と電気的に接続されている。共通電極COME(複数の共通電極Come)は共通電極駆動回路CDの出力部と電気的に接続されている。図1においては、ソースドライバSDと共通電極駆動回路CDとが、駆動回路(Driver circuit)内に設けられるように描かれている。各々のゲートドライバGD、ソースドライバSD、共通電極駆動回路、およびバックライトBLTの制御信号を生成する制御回路CTR(Control circuit)も駆動回路(Driver circuit)内に設けられる。尚、駆動回路(Driver circuit)は1チップの半導体集積回路(IC)に含まれるが、複数のチップで構成されるようにしてもよい。また、制御回路CTR(Control circuit)は表示パネルPNLの外部に設けるようにしてもよい。
 ゲートドライバGDとソースドライバSDと共通電極駆動回路CDとは、表示部の周囲の周辺領域(額縁領域)あるいは表示パネルPNLに接続されたフレキシブル基板上に配置してもよい。ゲートドライバGDは複数のゲート線Gにオン電圧を順次印加して、選択されたゲート線Gに電気的に接続された画素スイッチSWのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された画素スイッチSWの、ソース電極-ドレイン電極間が導通する。ソースドライバSDは、複数のソース線Sのそれぞれに対応する出力信号を供給する。ソース線Sに供給された信号は、ソース電極-ドレイン電極間が導通した画素スイッチSWを介して対応する画素電極PEに供給される。
 表示パネルPNLの外部に設けられたホスト装置(Host)から画像信号、制御信号等が制御回路CTR(Control circuit)に入力され、ゲートドライバGDとソースドライバSDと共通電極駆動回路CDは、表示パネルPNLの外部あるいは内部に配置された制御回路CTR(Control circuit)により動作を制御される。さらに、制御回路CTRは、バックライト駆動回路(BL Drive Circuit)の動作を制御し、バックライトBLTはバックライト駆動回路(BL Drive Circuit)で駆動される。
 図2は、実施の形態のセンサ付き表示装置の構造を示す断面図である。
 センサ付き表示装置DSPは、インセル型のタッチセンサを有するものであり、表示パネルPNL、バックライトBLT、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2を備えている。図示した例では、表示パネルPNLは、液晶表示パネルであるが、有機エレクトロルミネッセンス表示パネルなどの他のフラットパネルであっても良い。また、図示した表示パネルPNLは、表示モードとして横電界モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していても良い。
 表示パネルPNLは、第1基板(アレイ基板ともいう)SUB1、第2基板(対向基板ともいう)SUB2、及び、液晶層LQを備えている。第1基板SUB1と第2基板SUB2とは所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わされている。液晶層LQは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間のセルギャップに保持されている。
 第1基板SUB1は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。第1基板SUB1は、第1絶縁基板10の第2基板SUB2に対向する側に、ソース線S、共通電極COME、画素電極PE、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第1配向膜AL1などを備えている。
 ここで、画素電極PE及び共通電極COMEは、これら電極間に配置される液晶層の画素領域とともに表示画素を構成し、表示画素は表示パネルPNLにマトリクス状に配置されている。
 第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10の上に配置されている。なお、詳述しないが、第1絶縁基板10と第1絶縁膜11との間には、ゲート線G、スイッチング素子のゲート電極や半導体層などが配置されている。ソース線Sは、第1絶縁膜11の上に形成されている。また、スイッチング素子のソース電極やドレイン電極なども第1絶縁膜11の上に形成されている。図示した例では、ソース線Sは、共通電極COMEと平行して第2方向Yに延出している。
 第2絶縁膜12は、ソース線S及び第1絶縁膜11の上に配置されている。共通電極COMEは、第2絶縁膜12の上に形成されている。図示した例では、共通電極COMEは、複数のセグメントによって構成されている。共通電極COMEの各セグメントは、それぞれ第2方向Yに延出し、間隔をおいて第1方向Xに並んでいる。このような共通電極COMEは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの透明な導電材料によって形成されている。なお、図示した例では、共通電極COMEの上に金属層MLが形成され、共通電極COMEを低抵抗化しているが、金属層MLは省略しても良い。
 第3絶縁膜13は、共通電極COME、金属層ML、及び第2絶縁膜12の上に配置されている。画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に形成されている。各画素電極PEは、隣接するソース線Sの間にそれぞれ位置し、共通電極COMEと対向している。また、各画素電極PEは、共通電極COMEと対向する位置にスリットSLを有している。このような画素電極PEは、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。第1配向膜AL1は、画素電極PE及び第3絶縁膜13を覆っている。
 一方、第2基板SUB2は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第2絶縁基板20を用いて形成されている。第2基板SUB2は、第2絶縁基板20の第1基板SUB1に対向する側に、ブラックマトリクスBM、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
 ブラックマトリクスBMは、第2絶縁基板20の内面に形成され、各画素を区画している。カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、それぞれ第2絶縁基板20の内面に形成され、それらの一部がブラックマトリクスBMに重なっている。カラーフィルタCFRは例えば赤色カラーフィルタであり、カラーフィルタCFGは例えば緑色カラーフィルタであり、カラーフィルタCFBは例えば青色カラーフィルタである。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFR、CFG、CFBを覆っている。オーバーコート層OCは、透明な樹脂材料によって形成されている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。
 検出電極DETEは、第2絶縁基板20の外面に形成されている。この検出電極DETEは、共通電極COMEの各セグメントと交差する方向に延出しており、図示した例では、第1方向Xに延出している。このような検出電極DETEは、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。
 バックライトBLTは、表示パネルPNLの背面側に配置されている。バックライトBLTとしては、種々の形態が適用可能であり、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能である。
 第1光学素子OD1は、第1絶縁基板10とバックライトBLTとの間に配置されている。第2光学素子OD2は、検出電極DETEの上に配置されている。第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。
 次に、センサ付き表示装置DSPに用いられるタッチセンサについて説明する。タッチセンサにおいて、タッチパネルに対して利用者の指或いはペン等の外部近接物体が触れていること、或いは近接していることを検出する方式として、ミューチャル(Mutual)検出方式と、セルフ(Self)検出方式と、がある。
 <ミューチャル(Mutual)検出方式>
 図3Aは、実施の形態に係るセンサ付き表示装置のミューチャル検出方式の代表的な基本構成を示す図である。センサとしては、共通電極COMEと検出電極DETEとが利用される。
 共通電極COMEは、複数の共通電極Come(Come1,Come2,Come3・・・・)を含む。複数の共通電極Comeは、例えば、ストライプ状とされる。この複数の共通電極Come(Come1,Come2,Come3・・・・)が走査(駆動)方向(Y方向またはX方向)に配列されている。
 一方、検出電極DETEは、複数の検出電極Dete(Dete1,Dete2,Dete3,・・・・)(共通電極よりも細い)を含む。複数の検出電極Deteは、例えば、ストライプ状とされる。この複数の検出電極Dete(Dete1,Dete2,Dete3,・・・・)は、共通電極(Tx)と直交あるいは交差する方向(X方向またはY方向)に配列されている。
 共通電極COMEと検出電極DETEは、間隔を置いて配置される。このために、複数の共通電極Comeと、複数の検出電極Deteとの間には、基本的に静電容量としての容量Cc(Baseline容量)が存在する。
 複数の共通電極Comeは映像表示期間(表示期間)には共通して所定の電圧が印加され、タッチ検出期間(検出期間)にはパルス状の駆動パルス(交流信号)が印加される。そのため、検出期間においては、複数の共通電極Comeの各々は駆動電極(Tx)ということもできる。複数の検出電極Deteは複数の共通電極Comeからの信号を受信するため、Rx(Rx1、Rx2、Rx3、・・・・)と表記することもできる。
 複数の共通電極Come、すなわち、タッチ検出時の駆動電極Tx(Tx1、Tx2、Tx3・・・・)は所定の周期で駆動パルス(Sig)により走査される。今、ユーザの指が検出電極Rx2と駆動電極Tx2の交差部に近接して存在するものとする。この時、駆動電極Tx2に駆動パルス(Sig)が供給されると検出電極Rx(Rx1、Rx2、Rx3、・・・・)にはパルス状の波形が得られ、検出電極Rx2からは、他の検出電極から得られるパルスよりも振幅レベルの低いパルスが得られる。検出電極Rx(Rx1、Rx2、Rx3、・・・・)は駆動電極Tx(Tx1、Tx2、Tx3・・・・)からのフリンジ電界を監視しており、指のような導電物が近接すると、このフリンジ電界を遮蔽する効果がある。フリンジ電界が遮蔽されることで、検出電極Rxの検出電位が低下する。
 ミューチャル検出では、この検出電位の差を、ポジションDETPの検出パルスとして取り扱うことができる。図示される容量Cxは、ユーザの指が検出電極DETEに近い場合と、遠い場合とで異なる。このために検出パルスのレベルもユーザの指が検出電極DETEに近い場合と、遠い場合とで異なる。よって、タッチパネルの平面に対する指の近接度を検出パルスの振幅レベルで判断することができる。駆動パルスSigによる電極駆動タイミングと、検出パルスの出力タイミングにより、タッチパネルの平面上の指の2次元上の位置を検出することができる。
 <セルフ(Self)検出方式>
 図3Bは、実施の形態に係るセルフ(Self)検出方式の代表的な基本構成を示す図である。セルフ(Self)検出方式では、複数の検出電極Dete及び複数の共通電極Comeにパルス状の自己検出用駆動パルスを順次供給して、外部近接物体であるユーザの指の位置や座標を検出する。図3Bには、例示的に、検出電極Dete2と共通電極Come2を示しており、また、検出電極Dete2と共通電極Come2との交点部分に、ユーザの指O1が接近または接触している場合を示している。ユーザの指O1により、検出電極Dete2の静電容量は、Dete2の自己容量とユーザの指O1による容量Cx1とが加算された値に増加となる。同様に、共通電極Come2の静電容量は、共通電極Come2の自己容量とユーザの指O1による容量Cx2とが加算された値となる。この状態において、例えば、最初に、検出電極Dete2が所定のインピーダンスR1を介して自己検出用駆動パルスSig1(交流信号)により駆動され、検出電極Dete2の増加された静電容量が自己検出用駆動パルスSig1により充電される。検出回路DET1は、容量Cx1により増加した充電電圧の値に基づいて検出電極Dete2にユーザの指O1が有ることを検出する。次に、共通電極Come2が所定のインピーダンスR2を介して自己検出用駆動パルスSig2により駆動され、共通電極Come2(Tx2)の増加された静電容量が自己検出用駆動パルスSig2により充電される。検出回路DET2は、容量Cx2により増加した充電電圧の値に基づいて検出電極Dete2にユーザの指O1が有ることを検出する。これにより、検出電極Dete2と共通電極Come2との交点にユーザの指O1が有ることが検出され、タッチパネルの平面上のユーザの指O1の位置や座標が検出される。
 図3Bには図示されないが、図3Aと同様に、センサとしては、共通電極COMEと検出電極DETEとが利用される。自己検出用駆動パルスSig2により順次駆動(走査)される複数の共通電極Comeは、図3Aと同様に、複数のストライプ状の共通電極(Come1,Come2,Come3・・・・)を含む。この複数の共通電極ComeがY方向またはX方向に配列されている。同様に、自己検出用駆動パルスSig1により順次駆動(走査)される検出電極DETEは、複数のストライプ状の検出電極(Dete1,Dete2,Dete3,・・・・)(実際には、図3Aと同様に、ストライプ状の共通電極よりも細い)を含む。この複数の検出電極Deteは、複数の共通電極Comeと直交または交差する方向(X方向またはY方向)に配列されている。図3Bに示されるような構成を用いて、複数の検出電極Deteと複数の共通電極Comeの両方をセルフ検出方式で順次駆動(走査)することにより、複数の検出電極Deteと複数の共通電極Comeの交点における外部近接物体O1の位置を検出できる。なお、セルフ検出方式における検出期間において、複数の検出電極Deteと複数の共通電極Comeとは、いずれも検出電極と見做すことが出来る。
 また、このようなセルフ検出方式はタッチセンサが低消費電力モード時において検出電極DETEのみを自己検出用駆動パルスSig1により駆動し、指等の外部近接物体の有無のみを検出し、ミューチュアル検出に切り替え外部近接物体の座標を検出するようにしてもよい。また、検出電極DETEを設けないで、複数の共通電極Comeを個別に行方向(X方向)と列方向(Y方向)にマトリックス状に配置し、複数の共通電極Comeのみのよるセルフ検出方式にて指等の外部近接物体の座標を検出するようにしてもよい。
 尚、図3A、図3Bには図示されないが、スイッチ等によりミューチャル(Mutual)検出方式と、セルフ(Self)検出方式とを切り替え可能な構成にしてもよい。また、図3Bに示すセルフ検出方式の構成は一例であり、これに限定されるものではない。
 図4A,図4Bは実施の形態のセンサ付き表示装置のミューチャル検出方式とセルフ検出方式との駆動方法を説明するための図である。上述のように、映像表示に使用される共通電極COMEがタッチ位置検知用の電極としても共用されているため、映像表示動作とタッチ位置検知動作とを時分割(タイムシェアリング)で駆動する。
 図4Aに示すミューチャル検出方式では、映像を表示する期間とタッチ位置を検出する期間とをそれぞれ分割し、分割された映像表示期間と分割されたタッチ位置検出期間とを交互に繰り返して1フレーム表示期間を構成する。即ち、RGBの3色を選択する信号(SELR/G/B)に対応して色毎の映像信号(SIGn)を出力する動作を分割された複数の表示行について実行した後、分割された複数の駆動電極Txに駆動パルスSigを入力するミューチャル検出動作を実行する。そして、この動作を分割された複数の表示行と複数の駆動電極Txについて順次繰り返して実行する。この例では、1フレーム表示期間に、2フレームのタッチ検出が行われる。1フレームのタッチ検出期間には、駆動電極Tx1,Tx2,Tx3・・・・が順次、駆動パルスSigにより走査され、タッチ位置の検出が行われる。
 図4Bに示すセルフ検出方式では、1フレームの映像を表示した後、全検出電極DETEに自己検出用駆動パルス(Sig1)を入力してセルフ検出動作を実行する。即ち、RGBの3色を選択する信号(SELR/G/B)に対応して色毎の映像信号(SIGn)を出力する動作を全表示行について実行した後、全検出電極DETEを対象として自己検出用駆動パルス(Sig1)を入力してセルフ検出動作を実行する。なお、全検出電極DETE(Rx)を自己検出用駆動パルス(Sig1)で走査し、その後、全共通電極COME(Tx)を自己検出用駆動パルス(Sig2)で走査してセルフ検出動作を実行してもよい。セルフ検出方式で分割せずに一括してセンシング動作を行うのは、まとめてセンシングデータを取得することでセンシングの感度を高めることができるからである。尚、セルフ検出方式はミューチャル検出方式よりも高感度でセンシングすることができる方式である。また、図4Bの方式に限定されず図4Aに示す検出期間にセルフセンシングしても良い(分割方式)。
 次に、図面を用いて、実施の形態に係るセンサの構成の概略を説明する。なお、以下の説明において、複数の共通電極Come1,Come2,Come3・・・・は、駆動電極Tx1、Tx2、Tx3、・・・・の記号を付して示す。また、複数の検出電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・は、Rx1、Rx2、Rx3、・・・・の記号を付して示す。また、理解を容易とするためおよび図面を見やすくするため、駆動電極(Tx1、Tx2等)は点線で描かれ、検出電極(Rx1、Rx2等)は実線で描かれている。また、引き出し線(W11、W12等)は細い実線で描かれている。
 図5は、実施の形態に係るセンサ付き表示装置におけるセンサの構成例を概念的に示す平面図である。センサ付き表示装置DSPは、センサの活性領域(タッチ検出領域)AAとその周りに設けられた周辺領域(額縁領域)Eとを含む表示パネルPNLを有する。センサの活性領域(タッチ検出領域)AAは、表示パネルPNLの表示領域とほぼ同じ領域と見做すことができる。表示パネルPNLは、図面において、第1辺(左辺)と、第1辺に対向する第2辺(右辺)と、第1辺および第2辺との間に設けられた第3辺(上辺)と、第3辺に対向する第4辺(下辺)と、を有する。センサの活性領域(タッチ検出領域)AAの周りの周辺領域(額縁領域)Eには、左側の額縁領域E1と右側の額縁領域E2が例示される。
 センサの活性領域AAには、例示的に示されるように、Y方向に並走して設けられた複数の駆動電極Tx1、Tx2、Tx3、・・・、Tx8、および、Y方向と交差するX方向に並走して設けられた複数の検出電極Rx1、Rx2、Rx3、・・・・、Rx8が設けられる。
 図5において、左側の額縁領域E1には、複数の検出電極Rx1、Rx2、Rx3、・・・・、Rx8にそれぞれ結合された複数の引き出し配線W11、W12,W13、W14、・・・・、W18が設けられる。複数の引き出し配線W11、W12,W13、W14、・・・・、W18は、タッチ検出回路(タッチコントローラ、制御回路)TCに電気的に接続される。
 複数の駆動電極Tx1、Tx2、Tx3、・・・、Tx8は、複数の引き出し配線W2及び共通電極駆動回路CD(図示されない)を介して表示制御装置DIに電気的に接続されており、タッチセンサの検出期間において、表示制御装置DIからの指示に従って共通電極駆動回路CDから駆動パルスSigにより順次駆動されるようになっている。なお、タッチ検出回路TCは、表示制御装置DI内に設けられてもよい。
 図6は、実施の形態に係るセンサ付き表示装置におけるセンサの他の構成例を概念的に示す平面図である。図6は、セルフ(Self)検出方式に利用可能なセンサ付き表示装置DSPであり、センサ用の電極Sx(Sx11、Sx12、Sx13,Sx21,Sx22、Sx23、...、Sx81,Sx82、Sx83)が、マトリクス状(行列状)に、センサの活性領域(タッチ検出領域)AA上に配置された個別電極として形成される。センサ用の電極Sx(Sx11~Sx83)は、映像表示期間において、表示用の共通電極COMEとして機能し、タッチセンサの検出期間においては、駆動電極および検出電極の機能を有する。以下では、センサ用の電極Sx(Sx11~Sx83)を、検出電極として説明することとする。
 検出電極Sx11~Sx83と対向して、複数の画素PXが形成されている。検出電極Sx11~Sx83は、複数の引き出し配線W11、W12、W13,W21,W22、W23、...、W81,W82、W83によって表示制御装置DIに電気的に接続される。検出電極Sx11~Sx83は、タッチセンサの検出期間において、表示制御装置DIからの指示に従って共通電極駆動回路CDから駆動パルスにより順次駆動される。検出電極Sx11~Sx83の各個別電極からの検出信号は、引き出し配線W11、W12、W13,W21,W22、W23、...、W81,W82、W83を介して表示制御装置DI内に設けられたタッチ検出回路TCに供給され、直ちに、タッチ位置を割り出すことが出来る。一方、検出電極Sx11~Sx83は、映像表示期間において、共通電極COMEとして機能し、所定の電圧(VCOM)が印加される。
 図7は、実施の形態に係るセンサ付き表示装置の平面図である。センサ付き表示装置DSPは、画像を表示させるための表示領域Adと、表示領域Adの外側に設けられた額縁領域Gdと、を有する。表示領域Adは、図5および図6に示されるセンサの活性領域AAとほぼ同じ領域と見做すことが可能である。額縁領域Gdは、図5および図6に示される額縁領域Eとほぼ同じ領域と見做すことが可能である。センサ付き表示装置DSPの上面部分は、カバー部材101に覆われている。カバー部材101は、ガラスなどの透明(透光性を有する)な部材により構成されている。カバー部材101は、透光性カバー部材であり、たとえば、カバーガラスと言うこともできる。カバー部材101において、額縁領域Gdに対応するカバー部材101の下面の領域には、加飾層102が設けられる。加飾層102は、カバー部材101よりも光の透過率が小さい着色層であり、額縁領域Gdに重畳して設けられる配線や回路等が観察者に視認されることを抑制することができる。つまり、加飾層102は、遮光性を有する。加飾層102は、単層に限定されず、複数の層を重ねた構成であってもよい。
 以下の説明では、主に、図6に示すセルフ(Self)検出方式のセンサ付き表示装置DSPを代表例として説明するが、ミューチャル検出方式のセンサ付き表示装置DSPにも適用可能である。
 図8は、図7のA-A線に沿うセンサ付き表示装置の断面図である。図9は、図8のセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。
 図8に示すように、センサ付き表示装置DSPは、アレイ基板SUB1と対向基板SUB2とを含む表示パネルPNLと、カバー部材101と、カバー部材101と対向基板SUB2とを接着する接着層103と、を有する。アレイ基板SUB1の端部には、タッチ検出回路TCを含む表示制御装置DIが設けられる。表示制御装置DIは、半導体装置であり、表示制御装置DIの素子形成領域である表面(半導体装置の素子、配線、接続端子等が形成されている面)は、アレイ基板SUB1に対向するように設けられている。表示制御装置DIの裏面は、接地電位が供給されており、カバー部材101に対向するように設けられている。表示制御装置DIの表面に形成された複数の電極(接続端子等)は、アレイ基板SUB1の複数の電極(接続端子等)に電気的に接続されている。表示制御装置DIの表面に形成される複数の電極の一部の電極は、アレイ基板SUB1の複数の電極の一部を介して、フレキシブル配線基板FPC1に設けられた複数の配線に、電気的に接続されている。表示領域Ad(活性領域AA)に対応するアレイ基板SUB1の領域には、図6で示された複数の検出電極Sx(Sx82、Sx72,Sx62)が形成される。複数の検出電極Sx(Sx82、Sx72,Sx62)は表示を行う表示期間には画素電極との間に液晶の配向を制御するための電界を発生させる共通電極として用いられ、タッチ検出期間にセルフ検出方式にてタッチ検出を行う場合は、セルフ検出を行うための駆動信号が供給されるため駆動電極ということもできる。なお、図8には、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に設けられている液晶層LQの図示は、図面の簡素化の為、省略されている。
 図8に示す様に、額縁領域Gdに対応するカバー部材101の下面には、加飾層102が形成されている。加飾層102の下面には、表示制御装置DIを覆う様に、導電層104が形成されている。また、図9に示す様に、導電層104は、平面視において、表示制御装置DIを覆う様に設けられる。導電層104は、ITO等の透明な導電材料で構成された透明電極や金属材料で構成された金属電極によって構成することができる。導電層104には、フレキシブル配線基板FPC2が接続されており、複数の検出電極Sx(Sx82、Sx72,Sx62)に供給される自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルス(Sig’)が供給されるようになっている。尚、駆動パルス(Sig’)は複数の検出電極Sx(Sx82、Sx72,Sx62)に供給される自己検出用駆動パルスSigと実質同等の振幅が望ましい。導電層104は、フレキシブル配線基板FPC2によって、直接駆動される。たとえば、フレキシブル配線基板FPC2は、表示制御装置DIに設けられたタッチ検出回路TCに接続されて、タッチ検出回路TCによって自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルス(Sig’)が供給される様に構成することができる。したがって、導電層104は、複数の検出電極Sxと同相同振幅で駆動することが可能となる。なお、導電層104は、平面視において、表示パネルPNLの表示領域Adに対向する表示制御装置DIの辺DISをすべて覆う様に設けられる。また、導電層104と表示制御装置DIとは、少なくとも一部がオーバーラップするということもできる。
 図10は、比較例に係るセンサ付き表示装置の断面図である。図11は、比較例に係るセンサ付き表示装置の水滴の影響を説明する等価回路である。図10は、図8と同様に、図7のA-A線に沿う断面図に対応する。図10が図8と異なる点は、図10において、導電層104およびフレキシブル配線基板FPC2が設けられていない点である。他の構成は、図8と同じであるので、説明は省略する。
 図10に示す様に、水滴WTPが、カバー部材101の上面において、検出電極Sx82近傍と表示制御装置DIとに間に跨るように付着すると、検出電極Sx82と表示制御装置DIの裏面との間に経路200が形成される場合がある。この場合、タッチ検出動作期間において、タッチパネルが誤動作してゴーストが発生し、正しいタッチ検出出力を得ることができない場合があった。
 つまり、図11に示す様に、水滴WTPが存在すると、検出電極Sxと接地電位との間の容量値C1と、水滴WTPと表示制御装置DIの裏面の接地電位の間の容量C2とが並列に接続されたような状態となるため、検出電極Sxの容量値が増えたように見えてしまう。この状態で、タッチ検出動作期間において、検出電極Sxに自己検出用駆動パルスSigを印加すると、検出電圧Vdetは、Vdet=V1+a(aは、水滴WTPによる容量C2の影響分)として検出されることになる。一方、水滴WTPが無い状態において、指やペン等の外部近接物体が検出電極Sxに接近した場合、検出電圧Vdetは、Vdet=V1+b(+bは、指やペン等の外部近接物体による容量の影響分)として正常に検出される。このとき、指やペン等の外部近接物体による容量の影響分と水滴WTPによる容量C2の影響分が近いと水滴WTPを指やペン等の外部近接物体と誤判断する場合がある。尚、ミューチュアル検出方式においては検出電圧は、Vdet=V1-a、Vdet=V1-b(-aは、水滴WTPによる容量C2の影響分、-bは、指やペン等の外部近接物体による容量の影響分)となる。
 図12は、図8のセンサ付き表示装置の等価回路である。この例では、水滴WTPと表示制御装置DIの裏面の接地電位の間に、検出電極Sxに供給される自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスSig’が印加される導電層104が存在する。つまり、検出電極Sxと導電層104とが同電位となるため、検出電極Sxと表示制御装置DIの裏面との間の容量を抑制することができる。したがって、水滴WTPが検出電極Sx82近傍と表示制御装置DIとに間に跨るように付着しても、タッチ検出動作期間において、タッチパネルの誤動作が防止され、ゴーストの発生を防止でき、正しいタッチ検出出力を得ることができる。
 (変形例1)
 図13は、変形例1に係るセンサ付き表示装置の断面図である。図13が図8と異なる部分は、図13において、加飾層102aが導電材料を含む構成へ変更された点である。この変更に伴い、フレキシブル配線基板FPC2は加飾層102aに接続されている。つまり、導電材料を含む加飾層102aが図8の導電層104と同等の導電層として機能する。他の構成は、図8と同じであるので、説明は省略する。
 (変形例2)
 図14~図17を用いて、変形例2を説明する。変形例2のセンサ付き表示装置では、アレイ基板SUB1に、複数の検出電極Sxの外周を囲む様に、シールド電極としてのガードリングGRが設けられている。そして、導電層(104a)とガードリングGRとをカップリング容量によって電気的に結合させることにより、ガードリングGRを駆動させることで、導電層(104a)を検出電極Sxと同相の駆動パルスで駆動させるものである。尚、導電層(104a)は、検出電極Sxと同相同電圧の駆動パルスで駆動させるようにすることが望ましい。図14は、変形例2に係るセンサ付き表示装置の断面図である。図15は、変形例2に係るセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。図16は、図15から導電層を取り除いた状態におけるセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。
 図14が図8と異なる点は、図14において、導電層104aにフレキシブル配線基板FPC2が接続されていない点と、ガードリングGR(GR1)がアレイ基板SUB1に設けられている点である。ガードリング(シールド電極)GRは、複数の検出電極Sxと同層の配線層で設けられてもよいし、別層であってもよく、図16に示す様に、複数の検出電極Sxの外周を囲む様に設けられる。つまり、ガードリングGRは、図6に示す表示パネルPNLのセンサの活性領域(タッチ検出領域)AAを囲む様に設けられた額縁領域Eに設けられている。ガードリングGRは、表示制御装置DIに対向するように設けられた第1辺GR1と、第1辺GR1に対向する第2辺GR2と、第1辺GR1と第2辺GR2との間に設けられた第3辺GR3と、第3辺GR3に対向する第4辺GR4と、を有し、表示制御装置DIまたはアレイ基板SUB1上に設けられた制御部にて駆動される。
 導電層104aは、図15に示す様に、表示制御装置DIないし第1辺GR1を覆う様に設けられた第1領域1041と、第3辺GR3を覆う様に設けられた第2領域1042と、第4辺GR4を覆う様に設けられた第3領域1043と、を含む。また、導電層104aは第2辺GR2を覆う様に設けられた領域を含むように構成されてもよい。導電層104aの第1領域1041、第2領域1042および第3領域1043は、ガードリングGRの第1辺GR1、第3辺GR3および第4辺GR4と、オーバーラップして設けられている。したがって、導電層104aの第1領域1041、第2領域1042および第3領域1043とガードリングGRの第1辺GR1、第3辺GR3および第4辺GR4とは、カップリング容量によって電気的にカップリングしていることになる。導電層104aの第1領域1041は、平面視において、表示パネルPNLの表示領域Adに対向する表示制御装置DIの辺DISをすべて覆う様に、設けられる。
 ガードリングGRは、検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスSig’’で駆動される。これにより、検出電極Sxと表示パネルPNLの額縁領域との間の容量を抑制することができる。
 図17は、変形例2に係るセンサ付き表示装置の等価回路である。図17が図12と異なる点は、図17において、ガードリングGR(GR1)が検出電極Sxと導電層104aとの間に設けられる点である。そして、ガードリングGRと導電層104aとの間には、カップリング容量C3が存在している。ガードリングGR(GR1)は、検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスSig’’で駆動される。導電層104aは、カップリング容量C3によって、駆動パルスSig’’と同相の駆動パルスSig’によって駆動されることになる。なお、導電層104aとガードリングGRとの間のカップリング容量C3の容量値は、導電層104aと表示制御装置DIの裏面との間の容量C2の容量値より、大きい値(C3>C2)に設定するのが好ましい。つまり、C3>C2の関係となるように、導電層104aを配置するのが望ましい。また、導電層104aの振幅が検出電極Sxの振幅と実質同等になるようにガードリングGRの振幅、および容量C2、C3の値を設定することが望ましい。また、ガードリングGRの振幅が検出電極Sxの振幅と実質同等になるようにしてもよい。
 変形例2によれば、ガードリングGRと導電層104aとの間の電気的なカップリングを利用し、かつ、導電層104aを検出電極Sxと同相で駆動させることで、検出電極Sxと表示制御装置DIの容量を抑制することができる。そのため、水滴WTPが検出電極Sx82近傍と表示制御装置DIとに間に跨るように付着しても、タッチ検出動作期間において、タッチパネルの誤動作が防止され、正しいタッチ検出出力を得ることができる。
 (変形例3)
 変形例2では、導電層104aとガードリングGRとをカップリング容量によって電気的に結合させる構成であったが、これに限定されない。変形例3では、導電層104aとガードリングGRとをビア電極(TGV)により電気的に接続した構成を説明する。図18は、変形例3に係るセンサ付き表示装置の断面図である。
 図18が図14と異なる点は、導電層104aとガードリングGR(GR1)とを接続するビア電極TGVが設けられている点である。ビア電極TGVは、アレイ基板SUB1、対向基板SUB2および接着層103に設けられたスルーホールに金属材料を埋め込むことにより構成することができる。他の構成は、図12と同じである。
 (変形例4)
 実施の態様、変形例1~3では、カバー部材101に設けた導電層(104、104a)や導電材料を含む加飾層102aを用いた構成を説明したが、これに限定されない。カバー部材101と表示制御装置DIの裏面との間に、検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動される導電層を有するフレキシブル配線基板の様な部品を導電層(104、104a)や導電材料を含む加飾層102aの代わりとして設けてもよい。図19は、変形例4に係る第1の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。図20は、変形例4に係る第2の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。
 図19では、カバー部材101の加飾層102と表示制御装置DIの裏面との間に、部品としてのフレキシブル配線基板FPC3が設けられる。フレキシブル配線基板FPC3は、検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動される導電層を有する。フレキシブル配線基板FPC3上の導電層は、平面視において、図9の導電層104と同様に、表示制御装置DIを覆う様に設けられる。フレキシブル配線基板FPC3の一端は、たとえば、フレキシブル配線基板FPC1に電気的に接続され、フレキシブル配線基板FPC3上の導電層はフレキシブル配線基板FPC1を介して表示制御装置DIに設けられたタッチ検出回路TCに電気的に接続される。そのため、フレキシブル配線基板FPC3上の導電層はタッチ検出回路TCによって自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動することができる。尚、フレキシブル配線基板FPC3上の導電層は自己検出用駆動パルスSigと実質同相、同振幅の駆動パルスで駆動することが望ましい。
 図20では、カバー部材101の加飾層102と表示制御装置DIの裏面との間に、部品としてのフレキシブル配線基板FPC4が設けられる。フレキシブル配線基板FPC4の一端は、表示制御装置DIと対向基板SUB2との間のアレイ基板SUB1の表面に接続される。フレキシブル配線基板FPC4上の導電層は、検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動される。フレキシブル配線基板FPC4上の導電層は、平面視において、図9の導電層104と同様に、表示制御装置DIを覆う様に設けられる。フレキシブル配線基板FPC4の他端は、たとえば、レキシブル配線基板FPC1に電気的に接続され、表示制御装置DIに設けられたタッチ検出回路TCに電気的に接続される。これにより、フレキシブル配線基板FPC4は、タッチ検出回路TCによって自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動することができる。尚、フレキシブル配線基板FPC4上の導電層は自己検出用駆動パルスSigと実質同相、同振幅の駆動パルスで駆動することが望ましい。
 変形例4では、導電層(104、104a)や導電材料を含む加飾層102aがフレキシブル配線基板FPC3、FPC4と一体化されているとみなすことが可能である。フレキシブル配線基板FPC3、FPC4上の導電層は、平面視において、表示パネルPNLの表示領域Adに対向する表示制御装置DIの辺DISをすべて覆う様に、設けられる。
 図19および図20の構成でも、実施の態様と同様な効果を得ることができる。
 (変形例5)
 変形例5では、表示制御装置DIの裏面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の上にさらに導電層を設けた構成を説明する。この場合、導電層は、金属電極または導電性テープにより構成し、金属電極または導電性テープを検出電極Sxに印加される駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動するものである。図21は、変形例5に係る第1の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。図22は、変形例5に係る第2の構成のセンサ付き表示装置の断面図である。
 図21に示されるように、絶縁膜300が表示制御装置DIの裏面に設けられ、絶縁膜300の上に、金属電極302が設けられる。金属電極302は、フレキシブル配線基板FPC4の一端に電気的に接続される。フレキシブル配線基板FPC4の他端は、たとえば、フレキシブル配線基板FPC1に電気的に接続されて、金属電極302はフレキシブル配線基板FPC4およびフレキシブル配線基板FPC1を介して表示制御装置DIに設けられたタッチ検出回路TCの駆動出力部に電気的に接続される。これにより、金属電極302は、タッチ検出回路TCにより、検出電極Sxに印加される自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動することができる。尚、金属電極302は自己検出用駆動パルスSigと実質同相、同振幅の駆動パルスで駆動することが望ましい。
 図22に示されるように、絶縁膜300が表示制御装置DIの裏面に設けられ、絶縁膜300の上に、導電性テープ304が設けられる。導電性テープ304の一端は、たとえば、フレキシブル配線基板FPC1を介して、表示制御装置DIに設けられたタッチ検出回路TCの駆動出力部に電気的に接続される。これにより、導電性テープ304は、タッチ検出回路TCにより、検出電極Sxに印加される自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動することができる。尚、導電性テープ304は自己検出用駆動パルスSigと実質同相、同振幅の駆動パルスで駆動することが望ましい。また、導電性テープ304はフレキシブル配線基板FPC1を経由せずに、第1基板(アレイ基板)SUB1上の配線を経由してタッチ検出回路TCの駆動出力部に接続されるようにしてもよい。
 変形例5によれば、表示制御装置DIの裏面に設けられた金属電極302または導電性テープ304が導電層104として機能し、かつ、検出電極Sxに印加される自己検出用駆動パルスSigと同相の駆動パルスで駆動されるので、検出電極Sxと表示制御装置DIの容量を抑制することができる。そのため、水滴WTPが検出電極Sx82近傍と表示制御装置DIとに間に跨るように付着しても、タッチ検出動作期間において、タッチパネルの誤動作が防止され、正しいタッチ検出出力を得ることができる。
 (変形例6)
 図9に示す導電層104は、ITO等の透明な導電材料や金属材料によって、表示制御装置DIを覆う様な広い面積に一様に形成する構成を示したが、これに限定されない。導電層104には、複数の開口の様な複数のスリットを設けてもよい。図23は、変形例6に係るセンサ付き表示装置の概念的な平面図である。図23が図9と異なる点は、図23において、複数のスリット400が導電層104bに設けられている点である。他の構成は、図9と同じである。複数のスリット400は、複数の開口と言い換えることも可能である。図15に示される導電層104aの第1領域1041や図15に示される導電層104aも、複数のスリット400を有する導電層104bのように構成してもよい。また、図19および図20のフレキシブル配線基板FPC3、FPC4、図21の金属電極302、図22の導電性テープ304も、複数のスリットまたは複数の開口を設けた構成としてもよい。
 導電層104は、複数のスリット400を有する導電層104bの構成に限定されない。たとえば、導電層104は、メッシュ状に構成された金属配線の様な構成としてもよい。
 以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
 たとえば、変形例2のガードリングGRの構成は、実施の態様、変形例1、3~6の構成に採用することができる。
 本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
 本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
 また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
 上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
 DSP:表示装置 PNL:表示パネル
 SUB1:第1基板(アレイ基板)
 SUB2:第2基板(対向基板)
 Sx:検出電極
 DI:表示制御装置(半導体装置)
 TC:タッチ検出回路
 FPC1、FPC2:フレキシブル配線基板
 GR:ガードリング(シールド電極)
 TGV:ビア電極
 101:カバー部材(カバーガラス)
 102:加飾層
 104:導電層
 300:絶縁膜
 302:金属電極
 304:導電性テープ
 400:スリット

Claims (18)

  1.  アレイ基板の端部に半導体装置が配置された表示パネルと、
     前記表示パネルを覆う透光性カバー部材と、含み、
     前記表示パネルは、外部近接物体を検出するための複数の駆動電極を有し、
     前記透光性カバー部材と前記半導体装置との間に導電層を有し、
     前記導電層と前記半導体装置とは、平面視において、少なくとも一部がオーバーラップする、
     表示装置。
  2.  前記導電層と前記複数の駆動電極とは、同相で駆動される、請求項1に記載の表示装置。
  3.  フレキシブル配線基板を、さらに、有し、
     前記導電層は前記フレキシブル配線基板上に形成された配線層を介して駆動される、請求項2に記載の表示装置。
  4.  前記導電層は、前記透光性カバー部材上に設けられた透明電極である、請求項3に記載の表示装置。
  5.  前記導電層は、前記透光性カバー部材上に設けられた金属電極である、請求項3に記載の表示装置。
  6.  前記導電層は、スリットを有する、請求項5に記載の表示装置。
  7.  前記複数の駆動電極は行列状に配置され、表示用の共通電極と共用され、セルフ検出方式にてタッチ検出が行われる、請求項1に記載の表示装置。
  8.  前記複数の駆動電極は行列状に配置され、
     前記表示パネルは前記複数の駆動電極と対向した複数の画素電極を有し、
     前記表示パネルの表示を制御する表示期間には前記複数の駆動電極と前記複数の画素電極との間には液晶分子を駆動するための電圧が供給され、
     前記表示期間と異なるタッチ検出期間において、前記複数の駆動電極に、前記外部近接物体を検出するための交流信号が供給され、セルフ検出方式にてタッチ検出が行われる、請求項1に記載の表示装置。
  9.  前記表示パネルは、第1方向に延在し前記第1方向と交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有し、前記アレイ基板と対向して配置された対向基板と、
     前記複数の駆動電極と対向した複数の画素電極と、を更に有し、
     前記表示パネルの表示を制御する表示期間には前記複数の駆動電極と前記複数の画素電極との間には液晶分子を駆動するための電圧が供給され、
     前記表示期間と異なるタッチ検出期間において、前記複数の駆動電極に、前記外部近接物体を検出するための交流信号が供給され、前記複数の検出電極にて前記外部近接物体の検出を行うミューチュアル検出方式にてタッチ検出が行われる、請求項1に記載の表示装置。
  10.  平面視において、前記複数の駆動電極を囲むシールド電極を有し、
     前記シールド電極と前記導電層とは、電気的にカップリングしている、請求項1に記載の表示装置。
  11.  平面視において、前記シールド電極と前記導電層とは、オーバーラップし、前記シールド電極と前記導電層との間に容量を有する、請求項10に記載の表示装置。
  12.  前記表示パネルは、前記アレイ基板と対向して配置された対向基板をさらに有し、
     前記シールド電極と前記導電層とは、前記対向基板に設けられたビア電極を介して電気的に接続される、請求項10に記載の表示装置。
  13.  前記シールド電極は、前記駆動電極と同層に設けられた、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の表示装置。
  14.  前記導電層は、遮光性を有する加飾層である、請求項1に記載の表示装置。
  15.  前記表示パネルは、フレキシブル配線基板を更に有し、
     前記導電層は、平面視において、前記表示パネルの表示領域に対向する前記半導体装置の辺をすべて覆う様に、設けられ、
     前記導電層は、前記フレキシブル配線基板上に形成された配線層を介して駆動される、請求項1に記載の表示装置。
  16.  前記導電層は、前記フレキシブル配線基板と一体化されている、請求項15に記載の表示装置。
  17.  前記導電層は、前記半導体装置の裏面に、絶縁膜を介して設けられている、請求項15に記載の表示装置。
  18.  前記導電層は、導電性テープである、請求項17に記載の表示装置。
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