JP2014041603A - タッチセンサ付き液晶表示装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置（特に兼用型）に関して、簡略化された構造とする。
【解決手段】本タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１として、アレイ基板１０、ＣＦ基板２０、縦電界モードで駆動される液晶層３０を有し、アレイ基板１０は、ゲート線４１、ソース線４２、画素容量４３、及び第１の電極５１を有し、ＣＦ基板２０は、カラーフィルタ２２、及び第２の電極５２を有する。第１の電極５１は、第１の共通電極部ＣＯＭ１としての機能と、送信側電極Ｔｘとしての機能とを兼用する。第２の電極５２は、第２の共通電極部ＣＯＭ２としての機能と、受信側電極Ｒｘとしての機能とを兼用する。
【選択図】図９

Description

本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤと略す）、タッチセンサ（タッチパネル（以下「ＴＰ」と略す）ともいう）、タッチセンサ付き液晶表示装置（液晶タッチパネルモジュール）、及び電子機器などの技術に関する。特に、インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置の技術に関する。

液晶表示機能にタッチセンサ機能を実装したタッチセンサ付き液晶表示装置として、特に薄型化などのために、インセル型のタッチパネルの構成が採用されることがある。

従来のインセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示パネルの構成例（例えば特開２００９−２４４９５８号公報（特許文献１））では、液晶表示パネルを構成する要素であるアレイ基板およびカラーフィルタ（ＣＦと略す）基板とその間の液晶層とを有する。そして、ＣＦ基板の共通電極（ＣＯＭとする）を、タッチセンサ機能を構成する要素である送信側電極（Ｔｘとする）として使用し、ＣＦ基板の検出電極を、受信側電極（Ｒｘとする）として使用する構成である。即ち同じ電極部・配線を液晶表示機能とタッチセンサ機能とで兼用する構成である。

上記構成例で、液晶層の駆動方式としては、横電界モード又は縦電界モードが適用可能である。横電界モードとしては、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等が挙げられる。縦電界モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence：電界制御複屈折）モード等が挙げられる。

上記横電界モードの構成の場合、送信側電極Ｔｘとなる共通電極ＣＯＭの配線は、片側の基板（アレイ基板）にしか設けられない。一方、縦電界モードの構成の場合、送信側電極Ｔｘとなる共通電極ＣＯＭの配線が上下の両方の基板であるアレイ基板及びＣＦ基板に存在する。即ち、縦電界モードの構成の方が共通電極の配線の層数が１つ多い。

上記タッチセンサ付き液晶表示装置等においては、一般的な課題及び要求として、薄型化や、省スペース化や、製造プロセスや部品数の簡略化、言い換えると簡略化による低コスト化や、表示品質やタッチ検出精度などの向上がある。特に簡略化に関しては、上記構成例のようにインセル型で電極及び配線を異なる機能で兼用型の構成とすることで、層数を低減して低コスト化を図っている。

上記インセル型のタッチセンサ付き液晶表示装置に関する先行技術例として、国際公開第２００７／１４６７８０号（特許文献２）などが挙げられる。特許文献２（「タッチ・スクリーン液晶ディスプレイ」）では、「タッチ感知要素にディスプレイ回路を一体化した液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）タッチ・スクリーン」が開示されている。

特開２００９−２４４９５８号公報 国際公開第２００７／１４６７８０号

前述の従来のインセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置、特に同じ電極部を液晶表示機能とタッチセンサ機能とで兼用する兼用型の構成例（特許文献１など）において、当該タッチセンサ付き液晶表示装置の製造プロセスでは、例えばＣＦ基板のカラーフィルタ上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物）による透明電極を成膜してタッチセンサ機能用のセンサパターン（受信側電極のパターン）を加工する必要がある。

しかしながら、上記兼用型のタッチセンサ付き液晶表示装置の製造プロセスは、センサパターン等の加工の工程が必要であるため、従来の非兼用型のタッチセンサ付き液晶表示装置等の製造プロセスよりも複雑になってしまうという問題がある。

以上を鑑み、本発明の主な目的は、インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置（特に兼用型）に関して、簡略化された構造とすることである。

上記目的を達成するため、本発明の形態は、インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置、及び当該タッチセンサ付き液晶表示装置を搭載した電子機器を含む。

本形態は、液晶表示機能とタッチセンサ機能とを備えるタッチセンサ付き液晶表示装置であって、ゲート線、ソース線、画素電極、及び第１の電極を有する前記第１の基板と、カラーフィルタ、及び第２の電極を有する前記第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板の間に形成される液晶層とを有し、前記液晶表示機能の使用時には、前記第１の電極及び第２の電極に共通電圧が供給され、前記タッチセンサ機能の使用時には、前記第１の電極に第１の信号が印加され、前記第２の電極から第２の信号が検出される。

本形態では、前記第１の電極は、保持容量を形成し、第１の方向に並行する複数の透明電極のパターンで形成され、前記第２の電極は、前記第２の基板の前記液晶層に近い側の面において、第２の方向に並行する複数の透明電極のパターンで形成され、前記第１の電極の複数のパターンと第２の電極の複数のパターンとの交差領域にタッチ検出単位が形成され、前記第１の電極の複数のパターンに対する前記第１の信号の順次印加により、前記タッチ検出単位を介して、前記第２の電極の複数のパターンから前記第２の信号が検出されることが好ましい。

本形態では、前記第２の電極のパターンは、前記タッチセンサ機能の使用時に前記第２の信号が検出されるセンサパターンとして使用される第１のパターンと、前記タッチセンサ機能の使用時に外部と電気的に切り離される第２のパターンとを含み、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間にフリンジ電界を発生させるスリットが形成されることが好ましい。

本形態では、前記第１のパターンは、前記ソース線に平面視で重なるように配置されることが好ましい。

本形態では、前記第２のパターンと当該選択回路との接続状態をオンまたはオフに切り替えるスイッチを含む選択回路をさらに有し、前記第２のパターンは、前記接続状態がオンの場合に、前記共通電圧が供給されることが好ましい。

本形態では、前記第１の電極のパターンは、前記第２の電極の第２のパターンと平面視で重なる部分の幅が他の部分の幅より狭いことが好ましい。

本形態では、前記第１の電極に接続される第１の電極ドライバと、前記第２の電極に接続される第２の電極ドライバと、を有し、前記第１の電極ドライバは、前記第１の電極に対して、１水平期間のうち、画素書き込み期間に、前記共通電圧を供給し、タッチ検出期間に、前記第１の信号を印加し、前記第２の電極ドライバは、前記第２の電極に対して、１水平期間のうち、画素書き込み期間に、前記共通電圧を供給し、タッチ検出期間に、前記第２の信号を検出することが好ましい。

本形態では、前記第１の電極に接続される第１の電極ドライバと、前記第２の電極のうちの第１のパターンに接続される検出回路と、前記第２の電極のうちの第２のパターンに接続される選択回路とを含む第２の電極ドライバと、を有し、前記検出回路は、前記第１のパターンからの前記第２の信号に基づきタッチ有無及びタッチ位置を計算して結果の信号を出力し、前記選択回路は、前記第２のパターンに接続されるスイッチを有し、１水平期間のうち、画素書き込み期間では当該スイッチをオンとして前記第２のパターンに前記共通電圧を供給し、１水平期間のうち、タッチ検出期間では当該スイッチをオフとすることが好ましい。

本形態では、前記ゲート線に接続されるゲートドライバと、前記ソース線に接続されるソースドライバと、前記第１の電極ドライバ及び前記第２の電極ドライバに接続され前記タッチセンサ機能の駆動制御を行う第１のコントローラと、前記ゲートドライバ及び前記ソースドライバに接続され前記液晶表示機能の駆動制御を行う第２のコントローラと、を有することが好ましい。

本形態は、電子機器であって、上記タッチセンサ付き液晶表示装置を有する。

本発明の形態によれば、インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置（特に兼用型）に関して、製造プロセスにおいて上記センサパターン等の加工の工程を増やすことなく、即ち簡略化された製造プロセスで製造可能とし（言い換えると簡略化されたパネル構造とし）、これにより薄型化・高性能などを維持しつつ低コスト化などを実現できる。

図１は、相互容量方式のタッチセンサの原理を示す図である。 図２は、相互容量方式のタッチセンサの原理を示す図である。 図３は、相互容量方式のタッチセンサの原理を示す図である。 図４は、タッチパネルにおけるタッチ検出領域（タッチ検出単位Ｕ）の構成例を示す図である。 図５は、ＴＦＴ−ＬＣＤの画素（セル）の構成を示す図である。 図６は、ＴＦＴ−ＬＣＤの画素（セル）の構成を示す図である。 図７は、第１の比較例として、横電界モードの兼用型ＬＣＤの構成例を示す図である。 図８は、第２の比較例として、縦電界モードで兼用型ＬＣＤの構成例を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部の主要部概略構成を示す断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態２のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部の主要部概略構成を示す断面図である。 図１１は、実施の形態２のタッチセンサ付き液晶表示装置の配線パターン等の平面構成を示す図である。 図１２は、図１１の拡大構成を示す図である。 図１３は、実施の形態２の変形例１を示す図である。 図１４は、実施の形態２の変形例２を示す図である。 図１５は、実施の形態２の変形例３を示す図である。 図１６は、実施の形態２の変形例４を示す図である。 図１７は、実施の形態３の液晶タッチパネルモジュール及び電子機器の機能ブロック構成を示す図である。 図１８は、実施の形態３の液晶タッチパネルモジュールの駆動波形のタイミング図である。 図１９は、実施の形態３の液晶タッチパネルモジュールのドライバ構成例を示す図である。 図２０は、実施の形態３の液晶タッチパネルモジュールのドライバ構成例の変形例１を示す図である。 図２１は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２２は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２３は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２４は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２５は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２６は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２７は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図２８は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。説明上、タッチパネル表示平面をＸ−Ｙ方向とし、それに垂直な方向（視線方向）をＺ方向とし、ゲート線の方向をＸ方向、ソース線の方向をＹ方向とする。また符号とは別に適宜、省略記号、例えばＧ，Ｓ，Ｔｘ，Ｒｘ等を使用する。また断面図ではわかりやすく示すために一部ハッチングを省略して図示している。

本実施の形態は、縦電界モードで兼用型のパネル（特に電極層）構造を簡略化できるインセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置及びそれを搭載する電子機器を提供する。

＜タッチセンサ付き液晶表示装置＞
本実施の形態の内容を詳しく説明する前に、わかりやすいように、以下、タッチセンサ付き液晶表示装置の技術などについて順に説明する。

［タッチパネル原理（１）］
図１、図２及び図３は、静電容量式で相互容量方式のタッチセンサ（タッチパネル）の基本原理を示す図である。本実施の形態もこれに従う。図１は、タッチセンサ（タッチパネル）Ｔの基本構造を示す図である。図２は、図１の等価回路を示す図である。図３は、図１及び図２によるタッチ検出の際の信号電圧を示す図である。なお、本明細書では、タッチセンサを入出力装置と呼ぶこともある。

図１に示す、タッチパネルＴは、誘電体Ｄを挟んで対向配置されるタッチ駆動電極Ｅ１（送信側電極Ｔｘ）とタッチ検出電極Ｅ２（受信側電極Ｒｘ）とを有し、それらにより容量（言い換えると容量素子）Ｃ１が形成される構造である。なお、容量Ｃ１は、タッチ検出用の、静電容量である。タッチ検出電極Ｅ２側の面における指などの導電体Ｍの近接による容量Ｃ１の変化を利用して、タッチ有無状態を検出する仕組みである。図２に示すように、容量Ｃ１の一端は抵抗ＲＴｘを介して交流信号源ＡＳに接続され、また抵抗ＲＲｘを介して電圧検出器ＤＥＴに接続され、他端は接地される。タッチセンサ機能のために、交流信号源ＡＳからタッチ駆動電極Ｅ１に対して交流矩形波によるタッチ駆動信号である第１の信号ｓ１の電圧が印加される。すると容量Ｃ１を介して電流が流れ、電圧検出器ＤＥＴでタッチ検出信号である第２の信号ｓ２の電圧が検出（出力）される。図３に示す、入力の第１の信号ｓ１は、所定の周波数の交流矩形波による電圧である。出力の第２の信号ｓ２（検出電圧Ｖdet）は、タッチ無し時は電圧Ｖ１に、タッチ有り時は電圧Ｖ２に変化する。

指などの導電体ＭがタッチパネルＴの前面側のタッチ検出電極Ｅ２に近接していない状態（タッチ無し）では、第１の信号ｓ１の入力に対し、容量Ｃ１に対する充放電に伴い、容量Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ１が流れる。このとき、電圧検出器ＤＥＴで検出される、容量Ｃ１の他端のタッチ検出電極Ｅ２の電位波形（検出電圧Ｖdet）は、第２の信号ｓ２の電圧Ｖ１となる。上記タッチ無し状態の間は上記電圧Ｖ１でほぼ一定になる。

導電体ＭがタッチパネルＴの前面側のタッチ検出電極Ｅ２に近接した状態（タッチ有り）では、導電体Ｍにより形成される容量Ｃ２が容量Ｃ１に対して直列に追加された形となる。この状態では、容量Ｃ１及び容量Ｃ２それぞれに対する充放電に伴い、容量Ｃ１及び容量Ｃ２の容量値に応じた電流Ｉ１及び電流Ｉ２それぞれが流れる。このとき、電圧検出器ＤＥＴで検出される、容量Ｃ１の他端のタッチ検出電極Ｅ２の電位波形（検出電圧Ｖdet）は、導電体Ｍによる電界の減少により、第２の信号ｓ２の電圧Ｖ２となる。上記タッチ検出電極Ｅ２の電位は、容量Ｃ１及び容量Ｃ２を流れる電流Ｉ１及び電流Ｉ２の電流値により定まる分圧の電位となる。このため、上記タッチ有り状態時の第２の信号ｓ２の電圧Ｖ２は、タッチ無し状態時の電圧Ｖ１よりも低い値となる。電圧検出器ＤＥＴ、ないし対応するタッチ検出回路では、上記第２の信号ｓ２の検出電圧Ｖdet（電圧Ｖ１又は電圧Ｖ２）を、所定の閾値電圧Ｖthと比較し、例えば図３の電圧Ｖ２のように閾値電圧Ｖthよりも小さいときはタッチ有り状態として検出する。あるいは電圧Ｖ１から電圧Ｖ２への変化量を所定の閾値電圧Vthと比較判定して検出してもよい。

［タッチパネル原理（２）］
図４は、図５に示すタッチパネルＴにおけるタッチ検出領域（タッチ検出単位Ｕ）の構成例を示す図である。パネルにおけるタッチ検出領域を構成する平面（ここではＸ−Ｙ方向とする）において、上記タッチ駆動電極Ｅ１（送信側電極Ｔｘ）の配線パターンとタッチ検出電極Ｅ２（受信側電極Ｒｘ）の配線パターンとを有し、これらの各々の交差部分に形成される容量によりタッチ検出単位Ｕが構成される。例えば、タッチ駆動電極Ｅ１（送信側電極Ｔｘ）は第１の基板の面のＸ方向に並行する複数のライン、タッチ検出電極Ｅ２（受信側電極Ｒｘ）は第２の基板の面のＹ方向に並行する複数のラインである。タッチ駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２のラインは、例えば液晶表示装置の複数画素ラインに対応させたブロックの構成とすることができる。図４では、例えば、1ブロックに複数画素ラインが対応している。例えば、ドライバからのＥ１ブロック群に対する第１の信号ｓ１の順次印加（走査）に対し、Ｅ２ブロック群から検出（出力）される第２の信号ｓ２に基づき、計算処理により、タッチ検出領域における１つ以上のタッチ位置に対応するタッチ検出単位Ｕを検出可能である。

上記構成例に限らず、例えば、第１の基板の面にタッチ駆動電極Ｅ１（送信側電極Ｔｘ）がベタ層で形成され、第２の基板の面にタッチ検出電極Ｅ２（受信側電極Ｒｘ）がＸ方向及びＹ方向での分割領域単位で行列状に形成される構成なども可能である。上記パターンの設計に応じてタッチ検出の解像度が規定される。なお本明細書において、「ベタ層」とは、成膜後に所定の形状に加工しない層を指す。

［ＴＦＴ−ＬＣＤの画素構成］
図５は、ＴＦＴ−ＬＣＤの画素（セル）の構成を示す図である。図６は、図５に対応した等価回路を示す図である。図５に示すように、横（Ｘ）方向に並行するゲート線４１（ゲート線Ｇ）と、縦（Ｙ）方向に並行するソース線４２（ソース線Ｓ）との交差により、行列状に各画素（セル）が構成される。ゲート線４１（ゲート線Ｇ）は、ＴＦＴ４４のゲート電極に接続され、ソース線４２（ソース線Ｓ）はＴＦＴ４４のソース電極に接続される。ＴＦＴ４４のドレイン電極には画素容量４３の一方の端子が接続される。また画素ごとに保持容量４５を有し、各保持容量４５はＸ方向に並行する保持容量線４６（ないし共通電極）に接続されている。図６は、図５の等価回路を示し、ＴＦＴ４４のドレイン電極に画素容量４３の一方の端子と保持容量４５の一方の端子が接続され、画素容量４３の他方の端子と保持容量４５の他方の端子は保持容量線４６と接続され、共通電圧が供給される。

［タッチセンサ付き液晶表示装置（非兼用型）］
更に、上記タッチパネルＴは、インセル型の構造で液晶表示パネル（インセル型のタッチセンサ付き液晶表示装置）に設けることができる。適用される液晶層の駆動方式が、縦電界モードの場合、第１の基板（アレイ基板）が第１の共通電極部ＣＯＭ１、第２の基板（ＣＦ基板）が第２の共通電極部ＣＯＭ２を有する。横電界モードの場合、第１の基板（アレイ基板）が共通電極ＣＯＭを有する。

［インセル型タッチセンサ付き液晶表示装置（兼用型）］
更に、上記インセル型のタッチセンサ付き液晶表示装置は、液晶表示装置に元々備える共通電極部を、タッチセンサを構成する一部の電極（特にタッチ駆動電極Ｅ１）として共通化により簡略化した構造（兼用型）とすることができる（前記特許文献１等）。液晶表示用の共通電極部に対する共通駆動信号（共通電圧）を、タッチセンサ用の信号として共用する。駆動方式としては同じ電極部に対して時分割で各機能用の信号を印加する（後述図１８）。

上記兼用型で縦電界モード（ＴＮ、ＶＡ、ＥＣＢなど）の場合、第２の基板（ＣＦ基板）の第２の共通電極部ＣＯＭ２を送信側電極Ｔｘとして共通化（兼用）する構造である。縦電界モードでは、上下の共通電極部（共通電極ＣＯＭ１及び共通電極ＣＯＭ２）への共通駆動信号（共通電圧）と画素容量の端子への画素信号により、液晶層に対する縦方向（Ｚ方向）の電界ＶＥを発生させることにより、画素ごとの状態が制御（変調）される。

上記兼用型で、横電界モード（ＦＦＳ、ＩＰＳ等）の場合、第１の基板（アレイ基板）の共通電極ＣＯＭをタッチセンサ機能の送信側電極Ｔｘとして共通化（兼用）し、第２の基板（ＣＦ基板）に受信側電極Ｒｘを設ける構造である。横電界モードでは、共通電極ＣＯＭへの共通駆動信号（共通電圧）と画素容量の端子への画素信号により、液晶層に対する横方向（Ｘ―Ｙ方向）の電界を発生させることにより、画素ごとの状態が制御（変調）される。

［第１の比較例（兼用型−横電界モード）］
図７は、上記兼用型で横電界モードの場合（第１の比較例）における主要部概略構成を示す。本タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部９１０は、アレイ基板１０に、送信側電極Ｔｘとして共通化（兼用化）する共通電極ＣＯＭ（保持容量４５の端子、保持容量線４６の端子を含む）を、第１の電極９１１として有し、ＣＦ基板２０の前面側に受信側電極Ｒｘのパターンを第２の電極９１２（受信側電極Ｒｘ）として有する構造である。アレイ基板１０は、ガラス基板１１上に、ゲート線４１（ゲート線Ｇ）、ソース線４２（ソース線Ｓ）、画素容量４３、ＴＦＴ４４、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭである第１の電極９１１、絶縁層などが形成されている。ＣＦ基板２０は、ガラス基板２１上、内側（液晶層３０に隣接する側）の面にカラーフィルタ２２、絶縁層などが形成され、前面側（視線側）に第２の電極９１２（受信側電極Ｒｘ）が形成されている。第１の電極９１１（送信側電極Ｔｘ）と第２の電極９１２（受信側電極Ｒｘ）とでタッチセンサ用の容量Ｃが構成される。

［第２の比較例（兼用型−縦電界モード）］
図８は、上記兼用型で縦電界モードの場合（第２の比較例）における主要部概略構成を示す。本タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部９２０は、アレイ基板１０が有する第１の共通電極部ＣＯＭ１と、ＣＦ基板２０が有する第２の共通電極部ＣＯＭ２とが上下導通部６１（導通粒子６２を含む）で電気的に接続されている。第１の共通電極部ＣＯＭ１及び第２の共通電極部ＣＯＭ２を送信側電極Ｔｘ（送信側電極Ｔｘ１及び送信側電極Ｔｘ２として共通化（兼用化）して、第１の電極９２１及び第２の電極９２２とした構造である。またＣＦ基板２０の前面側に、受信側電極Ｒｘのパターンを第３の電極９２３として有する構造である。アレイ基板１０は、ガラス基板１１上に、ゲート線４１（ゲート線Ｇ）、ソース線４２（ソース線Ｓ）、画素容量４３、ＴＦＴ４４、送信側電極Ｔｘ１であり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極９２１、絶縁層などが形成されている。ＣＦ基板２０は、ガラス基板２１上に、内側（液晶層３０に隣接する側）にカラーフィルタ２２、絶縁層、送信側電極Ｔｘ２であり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極９２２などが形成され、前面側（視線側）に第３の電極９２３（受信側電極Ｒｘ）が形成されている。第２の電極９２２（送信側電極Ｔｘ２）と第３の電極９２３（受信側電極Ｒｘ）とでタッチセンサ用の容量Ｃが構成される。

＜実施の形態１＞
上記記載を踏まえ、図９等を用いて実施の形態１について説明する。実施の形態１の構成では、第２の比較例（図８）に対して、アレイ基板１０の第１の共通電極部ＣＯＭ１を送信側電極Ｔｘとし、ＣＦ基板２０の内側の第２の共通電極部ＣＯＭ２を受信側電極Ｒｘとし、ＣＦ基板２０の前面の受信側電極Ｒｘのパターン層を削減した構造である。

上記第２の比較例（縦電界モードで兼用型）のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部９２０の場合、液晶表示機能としては、上下の基板であるアレイ基板１０及びＣＦ基板２０の両方に共通電極ＣＯＭの配線層（共通電極ＣＯＭ１及び共通電極ＣＯＭ２）が存在する。即ち、アレイ基板１０の第１の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ１）と、ＣＦ基板２０の内側の第２の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ２）とを有する。それらの配線層は、表示エリアの外側の額縁部（非表示エリア）などで電気的接続されている。図８で言えば、送信側電極Ｔｘ１であり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極９２１と送信側電極Ｔｘ２であり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極９２２とが上下導通部６１で接続されている。また、第２の比較例では、ＣＦ基板２０の外側（前面）に受信側電極ＲｘのパターンがＩＴＯ等で設けられている。

そこで上記比較例の特徴を踏まえ、本実施の形態１（図９）では、以下のように、縦電界モードで兼用型のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１において、液晶表示及びタッチセンサの各機能の電極及び配線層を共通化し簡略化した構造とする。即ち、上記アレイ基板１０の第１の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ１かつ送信側電極Ｔｘ１）を単一層のタッチ駆動電極（送信側電極Ｔｘ）とし、ＣＦ基板２０の第２の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ２）を新たにタッチ検出電極（受信側電極Ｒｘ）として兼用し、併せてＣＦ基板２０の前面のＲｘパターンを無くした構成である。即ち本実施の形態１のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１では、比較例（図８）に対して電極層が１つ少なくなるようにパネルや基板構造を簡略化した構成であり、これにより本パネルの製造プロセス及び工程の簡略化による低コスト化などが実現される。

［タッチセンサ付き液晶表示装置（１）］
図９は、実施の形態１のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の主要部概略構成（Ｙ−Ｚ断面）を示す。本タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１は、対向配置されるアレイ基板１０とＣＦ基板２０と、その間の液晶層３０とを有する。液晶層３０は縦電界モードで駆動される。兼用型として、アレイ基板１０に送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１を有し、ＣＦ基板２０の内側（液晶層３０に隣接する側）の面に受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２を有する構造である。送信側電極Ｔｘである第１の電極５１及び受信側電極Ｒｘである第２の電極５２間でタッチセンサ用の容量Ｃが構成される。

第１の電極５１は、液晶表示機能の第１の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ１）としての機能と、タッチセンサ機能のタッチ駆動電極（送信側電極Ｔｘ）としての機能とを兼用する。第１の電極５１は、タッチ駆動用の送信側電極ＴｘパターンがＩＴＯによる透明電極で形成される。なお共通電極ＣＯＭ１としては、画素ごとの保持容量４５の端子、及びその保持容量線４６等を含むとする。すなわち、共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１は、保持容量を形成する。

第２の電極５２は、液晶表示機能の第２の共通電極配線層（共通電極ＣＯＭ２）としての機能と、タッチセンサ機能のタッチ検出電極（受信側電極Ｒｘ）としての機能とを兼用する。第２の電極５２は、タッチ検出用の受信側電極ＲｘパターンがＩＴＯによる透明電極で形成される。

アレイ基板１０は、ガラス基板１１上に、ゲート線４１（ゲート線Ｇ）、ソース線４２（ソース線Ｓ）、画素容量４３、ＴＦＴ４４、保持容量４５、保持容量線４６、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１、絶縁層などが形成される。なお第１の電極５１は保持容量４５の端子、及び、保持容量線４６を含む。ゲート線４１（ゲート線Ｇ）は、金属の配線パターンなどにより、Ｘ方向に複数のラインが並行するように配置する。ソース線４２（ソース線Ｓ）は、金属の配線パターンなどにより、Ｙ方向に複数のラインが並行するように配置する。画素容量４３は、ＩＴＯなどの透明電極のパターンを端子として有し、各々の画素容量部は、表示エリアで行列状に形成される複数の画素に対応して形成される。画素容量４３は、絶縁層上に形成され、その上に配向膜を介して液晶層３０が配置される構成を有する。なお画素容量４３の当該端子を、画素電極ともいう。

ＣＦ基板２０は、ガラス基板２１上、内側（液晶層３０に隣接する側）の面に、カラーフィルタ２２、絶縁層、受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２などが形成される。カラーフィルタ２２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色による周期的配列のパターンを有する。１画素（サブ画素）ごとにＲ、Ｇ、Ｂの１色が対応付けられる。

液晶層３０は、印加電圧による電界状態に応じて液晶配向状態が制御され、透過光を変調する層である。液晶層３０は、縦電界モードを適用し、液晶層３０の上下の電極からの印加電圧（共通駆動信号（共通電圧Ｖcom）と画素容量４３の画素信号）により発生する電界状態に応じて画素ごとの状態が変調される。上下の基板（アレイ基板１０及びＣＦ基板２０）は、例えば表示エリアの外側の額縁部などでシール部６０により物理的に接続され、液晶層３０が封止される。

なお第１の電極５１と第２の電極５２とは、比較例（図８等）とは異なり、上下導通部６１などで電気的接続はされない構成であり、第１の電極５１及び第２の電極５２それぞれに接続されるドライバ（後述図１７）から個別に駆動される。

なお図９では、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１に備えるその他の一般的な要素である偏光板（アレイ基板１０の下側やＣＦ基板２０の上側に備える）や配向膜（液晶層３０の上下の基板との間に備える）などについては図示省略している。またパネル部１には、その他の追加的な要素（帯電防止層、保護フィルムなど）を備えることができるが省略する。

＜実施の形態２＞
図１０乃至図１２等を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態１では、送信側電極Ｔｘである第１の電極５１と、受信側電極Ｒｘである第２の電極５２との距離が、比較的近くなるため、送信側電極Ｔｘ及び受信側電極Ｒｘ間の容量が大きくなる可能性がある。この容量の増大により、タッチ検出の精度に影響がでる可能性が考えられる。そこで、実施の形態２では、第１の電極５１と第２の電極５２のパターンの設計を、以下のように工夫している。

［タッチセンサ付き液晶表示装置（２）］
図１０は、実施の形態２のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の主要部概略構成を示す。図１０（ａ）はＸ−Ｚ断面、及び、図１０（ｂ）はＹ−Ｚ断面を示す図である。アレイ基板１０に、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、画素容量４３、並びに、保持容量４５の端子及び保持容量線４６を含み、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の配線層などを有する。なお図１０では各部の位置や重なり等は概略的に示している。例えば図１０に示すゲート線Ｇと送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１はＺ方向の同じ層に形成され（図９同様）、図１０では重なるように図示しているが、実際には同層の別領域に形成される（図１１）。なお第１の電極５１の層や第２の電極５２の層のＺ方向の位置は、それぞれ上下にずらした構成としてもよい。例えば第２の電極５２（受信側電極Ｒｘ）の位置はＣＦ基板２０の内側、より具体的には、ガラス基板２１上の液晶層３０に隣接する側の面としているが、より上方にしてもよい。

図１１は、実施の形態２のタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の第１の電極５１（送信側電極Ｔｘ）、第２の電極５２（受信側電極Ｒｘ）等のパターン構成例を示すＸ−Ｙ平面図である。送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１は、Ｘ方向に並行するパターンとして形成されている。なお上記第１の電極５１は、保持容量４５の端子及び保持容量線４６を含む。

図１０及び図１１に示すように、実施の形態２では、ＣＦ基板２０の内側の受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２において、比較例（図８）とは異なる所定のパターンが形成される。この第２の電極５２のパターンにおいて、第１のパターン部Ｒｘ１と第２のパターン部Ｒｘ２とで分離され、使い分ける。第１のパターン部Ｒｘ１は、タッチ検出に使用する「センサパターンＲｘ１」とする。第２のパターン部Ｒｘ２は、負荷低減に使用する「フローティングパターンＲｘ２」とし、タッチ検出には使用しない。

センサパターンＲｘ１は、Ｘ−Ｙ平面視で、アレイ基板１０のＹ方向に並行するソース線４２（ソース線Ｓ）上に重なるように配置される。即ちセンサパターンＲｘ１もＹ方向に並行するストライプ状のパターンとして形成される。第１の電極５１（送信側電極Ｔｘ）と、センサパターンＲｘ１とでタッチセンサ機能の容量Ｃが形成される。本例では、各画素ライン（ソース線Ｓ）ごとにセンサパターンＲｘ１のラインを有するので、タッチセンサ機能のタッチ検出の解像度は画素の解像度と１：１対応となる。なお本例に限らず必要なタッチ検出の解像度に応じてセンサパターンＲｘ１のラインの配置を設計すればよい。例えば複数のソース線Ｓごとに１本のセンサパターンＲｘ１の配置などを配置すればよい。

フローティングパターンＲｘ２は、Ｘ−Ｙ平面視で、センサパターンＲｘ１間に配置され、ソース線４２（ソース線Ｓ）上には重ならない。フローティングパターンＲｘ２もＹ方向に並行するストライプ状のパターンとして形成される。図１１のように、１画素ラインに対応した２本のセンサパターンＲｘ１のライン間に複数のフローティングパターンＲｘ２のラインがフローティング（独立）で配置される。なお、図１１では、例として２本のセンサパターンＲｘ１のライン間に４本のフローティングパターンＲｘ２のラインが配置されている。

上記パターン・配置の構造により、ＣＦ基板２０の共通電極ＣＯＭ２である受信側電極ＲｘのセンサパターンＲｘ１と、アレイ基板１０の送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の保持容量４５の端子及び保持容量線４６に対応する部分とにおける寄生容量を削減し、また縦電界モードでの液晶層３０の配向性の向上を図った構成である。

センサパターンＲｘ１は、そのラインの端部が、ドライバ（後述図１７、第２の電極ドライバ２０２）と固定に接続されている。一方、フローティングパターンＲｘ２は、そのラインがパネル部１内で基本的にフローティング構造である。即ち、フローティングパターンＲｘ２は、後述の選択回路（図１９、Ｒｘ２選択回路２２２）によって外側と切り離されている構造である。フローティングパターンＲｘ２は、液晶表示機能とタッチセンサ機能とで使い分けるので、その駆動のために、フローティングパターンＲｘ２のラインの端部が当該選択回路に接続される。当該選択回路のスイッチでオフ状態のとき、フローティングパターンＲｘ２のラインがフローティング状態（非接続）となる。

また図１１のように、上記Ｒｘパターンの構成に対応して、アレイ基板１０のＸ方向に並行する、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の各々の配線パターンを、単純な一定幅の構成とせずに、上記Ｙ方向のソース線Ｓ及びセンサパターンＲｘ１とＸ−Ｙ平面視で重なる部分において、幅（Ｙ方向長さ）を狭めて、重なり部分３００等の面積を低下させた構成である。これにより更に上記寄生容量（センサパターンＲｘ１−送信側電極Ｔｘ間）を減らした構成である。

図１１のように、受信側電極Ｒｘパターンの分離構造に対応して、センサパターンＲｘ１のラインとフローティングパターンＲｘ２のラインとの間、及びフローティングパターンＲｘ２のライン間には、それぞれスリット３１０等を有する。この受信側電極Ｒｘパターンのスリット３１０を設けることにより、アレイ基板１０の送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１とＣＦ基板２０の受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２との間におけるフリンジ電界を発生させる。これにより液晶表示機能及びタッチセンサ機能の性能が確保される。

図１２には、図１１の一部拡大を示す。本構成例では、センサパターンＲｘ１及びフローティングパターンＲｘ２のラインは、所定のピッチｐ１で配置されている。センサパターンＲｘ１の幅、及びフローティングパターンＲｘ２の幅は同じ幅ｒ１である。

上記スリットとして、センサパターンＲｘ１とフローティングパターンＲｘ２のライン間のスリットＳＬａと、Ｒｘ２ライン間のスリットＳＬｂとを示す。スリットＳＬａの幅は幅Ｌ１、スリットＳＬｂの幅は幅Ｌ２とする。本例ではいずれのスリットの幅も同じ幅ある。送信側電極Ｔｘの幅は、基本を幅ｈ１とし、重なり部分３００等において狭めた幅である幅ｈ２を有する。すなわち、重なり部分３００の幅ｈ２は、送信側電極Ｔｘの基本の幅ｈ１よりも狭い。言い換えれば、重なり部分３００の幅ｈ２は、送信側電極Ｔｘの重なり部分３００以外の領域の幅である幅ｈ１よりも狭い。また特に本例では、送信側電極Ｔｘ−センサパターンＲｘ１の重なり部分において、センサパターンＲｘ１の幅ｒ１の所で受信側電極Ｒｘの幅が幅ｈ２になる。

なお上記パターン構成例に限らず、実装詳細（所望の特性）に応じて、電極やスリットの数、形状、サイズなどを変えた設計としてもよい。例えば以下のような変形例が挙げられる。

［変形例］
図１３、図１４、図１５及び図１６は、図１２に対する変形例を示す図である。図１３は、実施の形態２の変形例１を示す図である。図１４は、実施の形態２の変形例２を示す図である。図１５は、実施の形態２の変形例３を示す図である。図１６は、実施の形態２の変形例４を示す図である。

図１３に示す実施形態２の変形例１では、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の形状を変え、センサパターンＲｘ１との重なり部分で幅を変える位置を、保持容量線４６の真ん中ではなく、上の方（ゲート線４１寄り）にした構成である。同様に、送信側電極Ｔｘの狭めた幅である幅ｈ２の位置を下の方にした構成も可能である。また、送信側電極ＴｘとセンサパターンＲｘ１との重なり部分で、送信側電極Ｔｘの狭めた幅である幅ｈ２のＸ方向の長さｘａを、センサパターンＲｘ１の幅ｒ１ではなく、それよりも大きく、センサパターンＲｘ１の両隣のフローティングパターンＲｘ２間の長さｘａとした構成である（ｘａ＞ｒ１）。

図１４に示す実施形態２の変形例２は、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の形状を変え、送信側電極ＴｘとセンサパターンＲｘ１との重なり部分で、送信側電極Ｔｘの狭めた幅である幅ｈ２を大きめにすると共に、送信側電極Ｔｘの狭めた幅である幅ｈ２のＸ方向の長さを、センサパターンＲｘ１の幅ｒ１ではなく、それよりも小さく、ソース線Ｓの幅ｘｂとした構成である（ｘｂ＜ｒ１）。

図１５に示す実施形態２の変形例３は、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１の形状は一定幅である幅ｈ１とした。また、センサパターンＲｘ１の幅ｒ１よりもフローティングパターンＲｘ２の幅ｒ２が狭い構成である（ｒ１＞ｒ２）。また、センサパターンＲｘ１とフローティングパターンＲｘ２との間のスリットＳＬａの幅Ｌ１よりも、フローティングパターンＲｘ２間のスリットＳＬｂの幅Ｌ２が広い構成である（Ｌ１＜Ｌ２）。また上記とは逆の構成にすることもできる（ｒ１＜ｒ２、Ｌ１＞Ｌ２）。

図１６に示す実施形態２の変形例４は、送信側電極Ｔｘの形状は前述（図１２）同様であるが、センサパターンＲｘ１の幅ｒ１を更に大きくすると共に、ソース線Ｓの中心線に対し、センサパターンＲｘ１の中心線を例えば右にずらして配置した構成である。即ち、Ｘ−Ｙ平面視で、センサパターンＲｘ１は、ソース線Ｓとの重なりが一部であり、ソース線Ｓに対して右側に張り出す形であり、その分、送信側電極Ｔｘとの重なりを持つ構成である。またこのセンサパターンＲｘ１と送信側電極Ｔｘとの重なりによる容量を減らしたい場合は、その重なり部分でのＴｘの幅を狭めるようにしてもよい。

＜実施の形態３＞
次に図１７乃至図１９等を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３では、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１とそのドライバＩＣ等とを含んで成る液晶タッチパネルモジュール１００、及び、液晶タッチパネルモジュール１００を含んで成る電子機器５００の構成例を示す。特に実施の形態２のフローティングパターンＲｘ２に関する駆動方式についても示す。

［液晶タッチパネルモジュール、電子機器］
図１７は、本実施の形態３の液晶タッチパネルモジュール１００（インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置）を備えて成る電子機器５００の機能ブロック構成一例を示す。電子機器５００は、液晶表示機能及びタッチセンサ機能を有する各種の装置、例えばモバイル端末、ＴＶ装置、デジタルカメラなどが可能である。電子機器５００は、液晶タッチパネルモジュール１００とそれを接続する制御部５０１とを備える。

液晶タッチパネルモジュール１００は、タッチセンサ付きの液晶表示装置のパネル部１と、それに接続されるタッチセンサドライバ１０１（第１のコントローラ）、及び液晶表示ドライバ１０２（第２のコントローラ）とを備える。液晶タッチパネルモジュール１００と制御部５０１とがタッチセンサドライバ１０１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）５０２で接続される。なおインタフェース５０２には、電源のインタフェースやタッチセンサのインタフェースが含まれる。また液晶表示ドライバ１０２と制御部５０１とが接続される。タッチセンサドライバ１０１と液晶表示ドライバ１０２で同期をとる構成である。なお本構成例ではタッチセンサドライバ１０１（第１のコントローラ）を液晶タッチパネルモジュール１００（タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１）の主要な制御部（液晶表示ドライバ１０２よりも上位）としているが、ドライバ間の関係は、逆にしてもよいし、ドライバは、１つに統合してもよい。タッチセンサドライバ１０１及び液晶表示ドライバ１０２の各ドライバは、例えばパネル部１に接続されるＦＰＣ基板のＩＣ等で実装され、ＣＯＦ（Chip On Film）等の方式で実装される。

タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１は、前述（図９等）のように構成され、画素Ｐｉｘ及びタッチ検出領域（単位Ｕ）が構成された表示エリア７１と、その外側にある額縁部（図示しない）と、表示エリア７１の各電極や配線（ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、送信側電極Ｔｘ、受信側電極Ｒｘ）等に接続される各ドライバとを有する。各ドライバとして、ゲートドライバ３０１と、ソースドライバ３０２と、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極ドライバ２０１と、受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極ドライバ２０２とを有する。これらの各ドライバは、例えば、表示エリア７１の外側の額縁部や上下のガラス基板１１及びガラス基板２１などにおいて実装される。例えば、各ドライバは、ＣＯＧ（Chip On Glass）、ＬＴＰＳ（Low-Temperature Poly(polycrystalline) Silicon）等の方式で実装される。

各ドライバは適宜分離／統合した構成としてもよい。例えばゲートドライバ３０１と第１の電極ドライバ２０１を１つに統合した構成や、ソースドライバ３０２と第２の電極ドライバ２０２を１つに統合した構成としてもよい。また第１の電極ドライバ２０１や、第２の電極ドライバ２０２をタッチセンサドライバ１０１に統合した構成や、ゲートドライバ３０１や、ソースドライバ３０２を液晶表示ドライバ１０２に統合した構成としてもよい。

タッチセンサドライバ１０１は、電子機器５００の制御部５０１から映像信号などを受け取り、液晶表示ドライバ１０２に対するタイミング制御、及びタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１に対するタッチ検出制御などを行う。例えば、タッチセンサドライバ１０１は、映像信号及びタイミング信号などの制御信号を液晶表示ドライバ１０２へ与える。また例えば、タッチセンサドライバ１０１は、タッチ検出制御のための制御信号を第１の電極ドライバ２０１及び第２の電極ドライバ２０２へ与える。またタッチセンサドライバ１０１は、制御部５０１へ各機能の制御結果の情報（例えばタッチ有無やタッチ位置などの情報）を送信する。

液晶表示ドライバ１０２では、制御部５０１からの制御信号や、タッチセンサドライバ１０１からの制御信号に基づき、ゲートドライバ３０１及びソースドライバ３０２に対して、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の表示エリア７１での表示制御のための信号を与える。なお制御部５０１から液晶表示ドライバ１０２へ映像信号を与えるようにしてもよい。ゲートドライバ３０１は、ゲート線４１（ゲート線Ｇ）群に対してゲート信号（走査パルス）を順次印加する。それと同期で、ソースドライバ３０２は、ソース線４２（ソース線Ｓ）群に対してソース信号（画素信号）を印加する。これによりＴＦＴ４４を介して各画素容量４３に画素信号が印加され保持容量４５が充電される。これにより液晶層３０の画素ごとの状態が制御（変調）される。

第１の電極ドライバ２０１は、タッチセンサドライバ１０１からの制御信号に従い、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の、送信側電極Ｔｘである共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１に対して、共通電極ＣＯＭ１用には共通電圧Ｖcomを供給し、送信側電極Ｔｘ用にはタッチ駆動信号である信号ｓ１を順次印加する。

第２の電極ドライバ２０２は、タッチセンサドライバ１０１からの制御信号に基づき、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２に対して、共通電極ＣＯＭ２用には共通電圧Ｖcomを供給し、受信側電極Ｒｘ（センサパターンＲｘ１）用にはタッチ検出信号の信号ｓ２を入力・検出する。第２の電極ドライバ２０２で検出されたタッチ検出信号である信号ｓ２による検出結果の信号をタッチセンサドライバ１０１へ出力する。第２の電極ドライバ２０２では、受信側電極Ｒｘ（特にセンサパターンＲｘ１）からのタッチ検出信号の信号ｓ２を入力・積分し、デジタル信号に変換し、それに基づき表示エリア７１（タッチ検出領域）内のタッチ有無状態の判定、及びタッチ位置座標の計算などを行い、その結果を示す信号を出力する。第２の電極ドライバ２０２に備えるタッチ検出回路は、例えば、増幅器、フィルタ、ＡＤ変換器、整流平滑回路、比較器などで構成される。受信側電極Ｒｘからの信号ｓ２による入力レベル信号は、前述（図３）のように比較器で閾値電圧Ｖthと比較され、その結果であるタッチ有状態又はタッチ無状態の信号が出力される。

［駆動波形］
図１８に、本タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１に対する駆動方式として、駆動波形のタイミング図を示す。なお図１７のドライバ構成と対応しており、各ドライバから駆動波形を生成する。本駆動方式では、１水平期間（１Ｈ）が、液晶表示機能が利用される画素書き込み期間ＰＷと、タッチセンサ機能が利用されるタッチ検出期間ＴＳとに分けられ、液晶表示機能とタッチセンサ機能とで時分割で駆動する。兼用の電極部（第１の電極５１及び第２の電極５２）に対して、時分割で各機能対応の信号（電圧）が印加される。液晶表示駆動方式としては例えばドット反転駆動方式やフレーム反転駆動方式を使用する。

画素書き込み期間ＰＷとタッチ検出期間ＴＳの各期間の駆動周波数は適宜設計可能である。例えば、画素書き込み期間ＰＷを６０Ｈｚとし、それに対しタッチ検出期間ＴＳを２倍の１２０Ｈｚとする。即ちこの場合、１回の画像（画素）表示に対して２回の割合でタッチ検出が行われる。なお１Ｈにおける画素書き込み期間ＰＷとタッチ検出期間ＴＳの順は逆にしてもよい。

図１８（ａ）のＨＳＹＮＣ信号は、１水平期間（１Ｈ）を規定する。図１８（ｂ）のＧ信号は、ゲートドライバ３０１からゲート線４１（ゲート線Ｇ）へ印加される。図１８（ｃ）のＳ信号（画像信号）は、ソースドライバ３０２からソース線４２（ソース線Ｓ）へ印加される。図１８（ｄ）のＴｘ（ＣＯＭ１）は、第１の電極ドライバ２０１から第１の電極５１に対して印加される信号を示す。図１８（ｅ）のＲｘ１（ＣＯＭ２）は、第２の電極ドライバ２０２から第２の電極５２のうちのセンサパターンＲｘ１に対して印加される信号を示す。図１８（ｆ）のＲｘ２（ＣＯＭ２）は、第２の電極ドライバ２０２から第２の電極５２のうちのフローティングパターンＲｘ２に対して印加される信号を示す。図１８（ｇ）の選択信号Ｑは、フローティングパターンＲｘ２の選択信号を示す。当該選択信号Ｑは、図１９に示すＲｘ２選択回路２２２によって生成される。選択信号Ｑは、画素書き込み期間ＰＷではオン、タッチ検出期間ＴＳではオフに切り替えるように制御される。

画素書き込み期間ＰＷには、第１の電極ドライバ２０１から第１の電極５１（共通電極ＣＯＭ１）に対する共通電圧Ｖcom（共通駆動信号）の供給、及び、第２の電極ドライバ２０２から第２の電極５２（受信側電極Ｒｘ（センサパターンＲｘ１、フローティングパターンＲｘ２））に対する共通電圧Ｖcom（共通駆動信号）の供給がされる。これにより、第１の電極５１（共通電極ＣＯＭ１）及び第２の電極５２（共通電極ＣＯＭ２）の全体が共通電位（Ｖcom）となるように制御される。

タッチ検出期間ＴＳには、第１の電極ドライバ２０１から第１の電極５１（受信側電極Ｒｘ）に対するタッチ駆動信号である信号ｓ１の順次印加により、第１の電極５１は送信側電極Ｔｘとして機能し、第２の電極５２のうちセンサパターンＲｘ１が受信側電極Ｒｘとして機能する。そして第２の電極ドライバ２０２（特に図１９のＲｘ１検出回路２２１）でセンサパターンＲｘ１からのタッチ検出信号である信号ｓ２が検出される。

フローティングパターンＲｘ２は、画素書き込み期間ＰＷでは選択信号Ｑによりオンされ接続されて共通電圧Ｖcomが印加されて共通電極ＣＯＭ２として機能し、またタッチ検出期間ＴＳでは選択信号Ｑによりオフされ非接続となりフローティング状態となり受信側電極Ｒｘとしては機能しない。

なお共通駆動信号（共通電圧Ｖcom）は、液晶表示機能としては、画素容量４３に印加される画素電圧と共に各画素の表示電圧を定めるが、タッチセンサ機能としては、前述の送信側電極Ｔｘ（タッチ駆動電極Ｅ１）に対するタッチ駆動信号である信号ｓ１を定める。なお本図１８ではタッチ検出期間ＴＳの駆動波形として単一パルスしか示していないが、交流矩形波による駆動とすることができる。

［ドライバ構成例（１）］
図１９に、図１７及び図１８の構成に対応した、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の各電極や配線（ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、送信側電極Ｔｘ、受信側電極Ｒｘ等の配線パターン）と各ドライバとの接続の構成例などを示す。タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の表示エリア７１において、Ｘ方向に並行するゲート線４１（ゲート線Ｇ）と、Ｘ方向に並行するストライプ状のパターンとしての、送信側電極Ｔｘであり共通電極ＣＯＭ１である第１の電極５１と、Ｘ方向と直交するＹ方向に並行するソース線４２（ソース線Ｓ）と、Ｙ方向に並行するストライプ状のパターンとしての、受信側電極Ｒｘであり共通電極ＣＯＭ２である第２の電極５２とを有する。これら各電極や配線（ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、送信側電極Ｔｘ、受信側電極Ｒｘ）等は図示するように各ドライバと接続される。

図１９の構成例では、第２の電極ドライバ２０２は、Ｒｘ１検出回路２２１と、Ｒｘ２選択回路２２２とを含む。Ｒｘ１検出回路２２１は、タッチ検出期間ＴＳに、各センサパターンＲｘ１のラインからのタッチ検出信号である信号ｓ２を入力・処理し、その結果の信号であるＲｘ信号を出力する。Ｒｘ２選択回路２２２は、複数のスイッチＳＷを備え、各スイッチＳＷに各フローティングパターンＲｘ２のラインが接続されている。図１９の構成例では、画素ラインごとの複数のフローティングパターンＲｘ２のラインごとに共通で１つのスイッチＳＷに接続される。例えば、図１９では、画素ラインごと４本のフローティングパターンＲｘ２のラインごとに共通で１つのスイッチＳＷに接続されている。スイッチＳＷの一端はフローティングパターンＲｘ２のラインの端部、他端は共通電圧Ｖcomに接続され、制御端子にフローティングパターンＲｘ２の選択信号Ｑが入力される。上位からの制御に基づき、画素書き込み期間ＰＷでは選択信号Ｑがオン、タッチ検出期間ＴＳでは選択信号Ｑがオフとなるように切り替え制御される。これにより前述（図１８）のようにフローティングパターンＲｘ２の状態（機能）が制御される。

なおＲｘ２選択回路２２２は、第２の電極ドライバ２０２とは別としてその外に配置されてもよい。例えば額縁部にＲｘ２選択回路２２２が実装されてもよい。なお送信側電極Ｔｘ（タッチ駆動電極Ｅ１）、受信側電極Ｒｘ（タッチ検出電極Ｅ２）は、前述（図４）のように複数画素ラインごとに共通接続されるブロック（Ｅ１ブロック及びＥ２ブロック）として構成されてもよい。その場合はそれらブロックの交差領域がタッチ検出単位Ｕとなる。

［ドライバ構成例（２）］
図２０は、実施の形態３の液晶タッチパネルモジュールのドライバ構成例の変形例１を示す図である。図２０には、図１９の構成に対する変形例を示す。図２０の構成では、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の複数の各々のフローティングパターンＲｘ２は、個別にＲｘ２選択回路２２２ｂのスイッチＳＷに接続され、個別にＲｘ検出回路２２１ｂに接続される。第２の電極ドライバ２０２では、Ｒｘ２選択回路２２２ｂの選択信号Ｑで各スイッチＳＷのオン又はオフを制御することで、個別のフローティングパターンＲｘ２ごとにオン状態又はオフ状態が制御可能である。選択信号Ｑは、画素書き込み期間ＰＷではスイッチＳＷをオンとし、タッチ検出期間ＴＳでは選択フローティングパターンＲｘ２に対応したスイッチＳＷをオンとし、それ以外（非選択フローティングパターンＲｘ２）に対応したスイッチＳＷをオフとする。即ち、第２の電極ドライバ２０２では、タッチセンサ付き液晶表示装置パネル部１（表示エリア７１）内の所望のフローティングパターンＲｘ２のラインを選択してＲｘ信号を検出可能である。

［効果等］
以上説明したように、各実施の形態によれば、インセル型の静電容量式タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１に関して、特に兼用型・縦電界モードで電極層を簡略化した構造により、製造プロセスにおいて、ＣＦ基板２０の前面のセンサパターン（受信側電極Ｒｘ）層の加工の工程などを削減し、即ち簡略化された製造プロセスで製造可能とし、これにより薄型化・高性能などを維持しつつ低コスト化などを実現できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。本実施の形態は、モバイル機器などの各種の電子機器に利用可能である。

＜適用例＞
次に、図２１乃至図２８を参照して、本実施形態で説明したタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の適用例について説明する。図２１乃至図２８は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１は、携帯電話、スマートフォン等の携帯端末装置、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、或いは、車両に設けられるメータ類などのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１は、外部から入力された映像信号或いは内部で生成した映像信号を、画像或いは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１に映像信号を供給し、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１の動作を制御する制御装置を備える。本実施の形態は、車載機器などの各種の電子機器にも利用可能である。例えば、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１は、車載の外装パネルに取り付けられ、例えば、燃料計、水温計、スピードメータ、タコメータ等を表示させるメータユニットの一部であってもよい。

（適用例１）
図２１に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１及びフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１である。

（適用例２）
図２２及び図２３に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が適用されるデジタルカメラである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３及びシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１である。図２２に示すように、このデジタルカメラは、レンズカバー５２５を有しており、レンズカバー５２５をスライドさせることで撮影レンズが現れる。デジタルカメラは、その撮影レンズから入射する光を撮像することで、デジタル写真を撮影することができる。

（適用例３）
図２４に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５３１、この本体部５３１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５３２、撮影時に用いられるスタート／ストップスイッチ５３３及び表示部５３４を有している。そして、表示部５３４は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１である。

（適用例４）
図２５に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５４１、文字等の入力操作のためのキーボード５４２及び画像を表示する表示部５４３を有しており、表示部５４３は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１により構成されている。

（適用例５）
図２６及び図２７に示す電子機器は、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が適用される携帯電話機である。図２６は携帯電話機を開いた状態での正面図である。図２７は、携帯電話機を折りたたんだ状態での正面図である。当該携帯電話機は、例えば、上側筐体５５１と下側筐体５５２とを連結部（ヒンジ部）５５３で連結したものであり、ディスプレイ５５４、サブディスプレイ５５５、ピクチャーライト５５６及びカメラ５５７を有している。当該ディスプレイ５５４は、タッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１が取り付けられている。このため、当該携帯電話機のディスプレイ５５４は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。

（適用例６）
図２８に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体５６１の表面に表示部５６２を有している。この表示部５６２は、本実施形態に係るタッチセンサ付き液晶表示装置のパネル部１である。

１ パネル部
１０ アレイ基板
１１ ガラス基板
２０ ＣＦ基板
２１ ガラス基板
２２ カラーフィルタ
３０ 液晶層
４１ ゲート線
４２ ソース線
４３ 画素容量
４４ ＴＦＴ
４５ 保持容量
４６ 保持容量線
５１ 第１の電極
５２ 第２の電極
６０ シール部
６１ 上下導通部
６２ 導通粒子
７１ 表示エリア
１００ 液晶タッチパネルモジュール
１０１ タッチセンサドライバ
１０２ 液晶表示ドライバ
２０１ 第１の電極ドライバ
２０２ 第２の電極ドライバ
３００ 重なり部分
３０１ ゲートドライバ
３０２ ソースドライバ
５００ 電子機器
５０１ 制御部
５０２ インタフェース

Claims (11)

1. 液晶表示機能とタッチセンサ機能とを備えるタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   画素電極、及び第１の電極を有する前記第１の基板と、
   第２の電極を有する前記第２の基板と、
   前記第１の基板及び第２の基板の間に形成される液晶層とを有し、
   前記液晶表示機能の使用時には、前記第１の電極及び第２の電極に共通電圧が供給され、
   前記タッチセンサ機能の使用時には、前記第１の電極に第１の信号が印加され、前記第２の電極から第２の信号が検出される、タッチセンサ付き液晶表示装置。
2. 請求項１に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１の電極は、保持容量を形成し、第１の方向に並行する複数の透明電極のパターンを有し、
   前記第２の電極は、前記第２の基板の前記液晶層に近い側の面において、第２の方向に並行する複数の透明電極のパターンを有し、
   前記第１の電極の複数のパターンと第２の電極の複数のパターンとの交差領域にタッチ検出単位が形成され、
   前記第１の電極の複数のパターンに対する前記第１の信号の順次印加により、前記タッチ検出単位を介して、前記第２の電極の複数のパターンから前記第２の信号が検出される、タッチセンサ付き液晶表示装置。
3. 請求項２に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第２の電極のパターンは、前記タッチセンサ機能の使用時に前記第２の信号が検出されるセンサパターンとして使用される第１のパターンと、前記タッチセンサ機能の使用時に外部と電気的に切り離される第２のパターンとを含み、
   前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間にフリンジ電界を発生させるスリットが形成される、タッチセンサ付き液晶表示装置。
4. 請求項３に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１のパターンは、前記ソース線に平面視で重なるように配置される、タッチセンサ付き液晶表示装置。
5. 請求項３に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第２のパターンと当該選択回路との接続状態をオンまたはオフに切り替えるスイッチを含む選択回路をさらに有し、
   前記第２のパターンは、前記接続状態がオンの場合に、前記共通電圧が供給される、タッチセンサ付き液晶表示装置。
6. 請求項３に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１の電極のパターンは、前記第２の電極の第２のパターンと平面視で重なる部分の幅が他の部分の幅より狭い、タッチセンサ付き液晶表示装置。
7. 請求項１に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１の電極に接続される第１の電極ドライバと、
   前記第２の電極に接続される第２の電極ドライバと、を有し、
   前記第１の電極ドライバは、前記第１の電極に対して、１水平期間のうち、画素書き込み期間に、前記共通電圧を供給し、タッチ検出期間に、前記第１の信号を印加し、
   前記第２の電極ドライバは、前記第２の電極に対して、１水平期間のうち、画素書き込み期間に、前記共通電圧を供給し、タッチ検出期間に、前記第２の信号を検出する、タッチセンサ付き液晶表示装置。
8. 請求項３に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１の電極に接続される第１の電極ドライバと、
   前記第２の電極のうちの第１のパターンに接続される検出回路と、前記第２の電極のうちの第２のパターンに接続される選択回路とを含む第２の電極ドライバと、を有し、
   前記検出回路は、前記第１のパターンからの前記第２の信号に基づきタッチ有無及びタッチ位置を計算して結果の信号を出力し、
   前記選択回路は、前記第２のパターンに接続されるスイッチを有し、１水平期間のうち、画素書き込み期間では当該スイッチをオンとして前記第２のパターンに前記共通電圧を供給し、１水平期間のうち、タッチ検出期間では当該スイッチをオフとする、タッチセンサ付き液晶表示装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
   前記第１の基板は、ゲート線及びソース線を有し、
   前記第２の基板は、カラーフィルタを有する、タッチセンサ付き液晶表示装置。
10. 請求項９に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置であって、
    前記ゲート線に接続されるゲートドライバと、
    前記ソース線に接続されるソースドライバと、
    前記第１の電極ドライバ及び前記第２の電極ドライバに接続され前記タッチセンサ機能の駆動制御を行う第１のコントローラと、
    前記ゲートドライバ及び前記ソースドライバに接続され前記液晶表示機能の駆動制御を行う第２のコントローラと、を有する、タッチセンサ付き液晶表示装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のタッチセンサ付き液晶表示装置を有する、電子機器。
    

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