JP6606345B2 - タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、外部近接物体を検出可能な表示装置に係り、特に静電容量の変化に基づいて外部から近接する外部近接物体を検出可能なタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着または一体化される、タッチ検出機能付き表示装置に用いられている。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。このようなタッチパネルを有する、タッチ検出機能付き表示装置は、キーボードやマウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。

タッチ検出装置の方式として、光学式、抵抗式、静電容量式などいくつかの方式が存在する。静電容量式のタッチ検出装置は、携帯端末などに用いて、比較的単純な構造をもち、かつ低消費電力が実現できる。例えば、特許文献１には、静電容量式のタッチパネルが記載されている。

特許文献２には、同じ色を表示する副画素が走査線に沿う方向に配列された画素が記載されている。

特許第５４３９０６０号公報 特開２０１２−２２１４８号公報

ところで、特許文献１に記載のタッチ検出機能付き表示装置を特許文献２に記載の表示装置に適用しようとする場合、駆動信号を供給する駆動電極の抵抗は、駆動信号の波形の時定数に影響を与えるため、タッチ検出の精度に影響を与える可能性がある。このため、接続抵抗を低減するため、低抵抗の補助配線を加えてもよいが、金属材料の補助配線は駆動電極の材料よりも透光性が小さいため、特許文献２に記載の副画素の配列の制約により開口率が小さくなってしまう可能性がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、開口率への影響を低減しつつタッチ検出の精度を高めるタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器を提供することにある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動信号を印加する駆動電極を選択する選択スイッチの接続抵抗を抑え、かつ額縁を狭小化できるタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器を提供することにある。

本発明の一態様として、タッチ検出機能付き表示装置は、複数の行及び複数の列を含むマトリクス状に配置された複数の画素を有し、１つの前記画素が互いに異なる色を表示する複数の副画素を備え、前記複数の副画素がｋ行１列（ｋは３以上の自然数）で並び、かつ行方向に隣接する任意の画素において、同じ色を表示する任意の副画素同士が行方向に沿って並ぶ、表示領域と、前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、前記副画素のそれぞれに設けられ、基準となる共通電位との電位差で前記表示機能層に印加電圧を付与する画素電極と、前記表示領域の行方向に延び、前記副画素のスイッチング素子を走査する複数の走査線と、前記表示領域の列方向に延び、前記画素電極に印加電圧を供給する複数の信号線と、前記画素電極と対向して設けられ、前記行方向に延びる複数の駆動電極と、前記駆動電極の材料よりも電気抵抗の小さい金属材料の配線であって、前記画素の１行毎に前記行方向に延びるように配置され、前記駆動電極と電気的に接続される補助配線と、画像信号に基づいて、前記駆動電極に前記共通電位を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行うとともに、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するようにタッチ検出制御を行う制御装置と、前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、を備える。

本発明の電子機器は、上記タッチ検出機能付き表示装置を備える。

図１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図２は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。 図３は、図２に示す指が接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図４は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触または近接した状態を表す説明図である。 図５は、図４に示す指が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図６は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図７は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。 図９は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配列を表す回路図である。 図１１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図１２は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図１３は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図１４は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図１５は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置における表示とタッチ検出の動作とを説明する説明図である。 図１６は、本実施形態に係る画素と補助配線との位置関係を説明するための説明図である。 図１７は、本実施形態に係る駆動電極と、駆動電極片と、スリットと、補助配線との関係を説明するための説明図である。 図１８は、本実施形態に係る駆動電極と、駆動電極片と、スリットと、補助配線との関係を説明するための説明図である。 図１９は、図１６に示す画素基板のＡ−Ｂ断面を模式的に示す断面模式図である。 図２０は、図１６に示す画素基板のＣ−Ｄ断面を模式的に示す断面模式図である。 図２１は、本実施形態の変形例に係る画素配列を表す説明図である。 図２２は、本実施形態の変形例に係る画素配列を表す説明図である。 図２３は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き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、本実施形態に係るタッチ検出機能付き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、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。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。

図１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示デバイス１０と、制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、ソースセレクタ部１３Ｓと、駆動電極ドライバ１４と、タッチ検出部４０とを備えている。このタッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示デバイス１０がタッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。タッチ検出機能付き表示デバイス１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス２０と静電容量型のタッチ検出デバイス３０とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、タッチ検出機能付き表示デバイス１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス２０の上に、静電容量型のタッチ検出デバイス３０を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。

液晶表示デバイス２０は、後述するように、ゲートドライバ１２から供給される走査信号Ｖｓｃａｎに従って、１水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。制御部１１は、外部より供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４、及びタッチ検出部４０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。本発明における制御装置は、制御部１１、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４を含む。

ゲートドライバ１２は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する機能を有している。

ソースドライバ１３は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の、後述する各画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３は、後述するように、１水平ライン分の映像信号Ｖｄｉｓｐから、液晶表示デバイス２０の複数の副画素ＳＰｉｘの画素信号Ｖｐｉｘを時分割多重化した画素信号を生成し、ソースセレクタ部１３Ｓに供給する。また、ソースドライバ１３は、画像信号Ｖｓｉｇに多重化された画素信号Ｖｐｉｘを分離するために必要なスイッチ制御信号Ｖｓｅｌを生成し、画素信号Ｖｐｉｘとともにソースセレクタ部１３Ｓに供給する。なお、ソースセレクタ部１３Ｓは、ソースドライバ１３と制御部１１との間の配線数を少なくすることができる。

駆動電極ドライバ１４は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の、後述する駆動電極ＣＯＭＬにタッチ検出用の駆動信号（タッチ用駆動信号、以下駆動信号という。）ＶｃｏｍＡＣ、表示用の電圧である表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する回路である。

タッチ検出部４０は、制御部１１から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示デバイス１０のタッチ検出デバイス３０から供給されたタッチ検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチ（後述する接触状態）の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。このタッチ検出部４０はタッチ検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６とを備えている。

タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出デバイス３０から供給されるタッチ検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出信号Ｖｄｅｔに含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。

（静電容量型タッチ検出の基本原理）
タッチ検出デバイス３０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する。図１〜図６を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図２は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図３は、図２に示す指が接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図４は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触または近接した状態を表す説明図である。図５は、図４に示す指が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図６は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。以下の説明では、指で説明するが近接する物体は、指に限られず、ペン型用具などでもよい。

例えば、図２に示すように、容量素子Ｃ１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２を備えている。図３に示すように、容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源（駆動信号源）Ｓに接続され、他端は電圧検出器（タッチ検出部）ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図１に示すタッチ検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。

交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（容量素子Ｃ１の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇを印加すると、タッチ検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、出力波形（タッチ検出信号Ｖｄｅｔ）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述する駆動信号ＶｃｏｍＡＣに相当するものである。

指が接触（または近接）していない状態（非接触状態）では、図２及び図３に示すように、容量素子Ｃ１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ_０が流れる。図３に示す電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ_０の変動を電圧の変動（図６の実線の波形Ｖ_０）に変換する。

一方、指が接触（または近接）した状態（接触状態）では、図４に示すように、指によって形成される静電容量Ｃ２がタッチ検出電極Ｅ２と接しているまたは近傍にあることにより、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子Ｃ１の容量値よりも容量値の小さい容量素子Ｃ１’として作用する。そして、図５に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ１’に電流Ｉ_１が流れる。図６に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ_１の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ_１）に変換する。この場合、波形Ｖ_１は、上述した波形Ｖ_０と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、指などの外部から近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Ｓｇの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Ｒｅｓｅｔを設けた動作とすることがより好ましい。

図１に示すタッチ検出デバイス３０は、駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍ（後述する駆動信号ＶｃｏｍＡＣ）に従って、１検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。

タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図３または図５に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力し、タッチ検出部４０のＡ／Ｄ変換部４３に供給するようになっている。

Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号ＶｃｏｍＡＣに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。

信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、駆動信号ＶｃｏｍＡＣをサンプリングした周波数以外の周波数成分（ノイズ成分）を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指による電圧の差分のみ取り出す処理をおこなう。この指による電圧の差分は、上述した波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との差分の絶対値｜ΔＶ｜である。信号処理部４４は、１検出ブロック当たりの絶対値｜ΔＶ｜を平均化する演算を行い、絶対値｜ΔＶ｜の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部４４は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部４４は、検出した指による電圧の差分を所定のしきい値電圧と比較し、電圧の差分がこのしきい値電圧以上であれば、外部近接物体が接触状態であると判断する。一方、信号処理部４４は、電圧の差分がしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。このようにして、タッチ検出部４０はタッチ検出が可能となる。

座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路であり、タッチパネル座標を信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。検出タイミング制御部４６は、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４部とを同期させる。

（モジュール）
図７は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図７に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、後述する画素基板２（透光性基板２１）と、フレキシブルプリント基板Ｔとを備えている。画素基板２は、ＣＯＧ（Chip On Glass）１９を搭載し、上述した液晶表示デバイス２０の表示領域Ａｄと、額縁Ｇｄとが形成されている。ＣＯＧ１９は、画素基板２に実装されたドライバＩＣのチップであり、図１に示した制御部１１、ソースドライバ１３など、表示動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。本実施形態では、上述したソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、画素基板２上に形成されている。ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＣＯＧ１９に内蔵されていてもよい。また、駆動電極ドライバ１４は、ＣＯＧ１９に内蔵されている。また、ゲートドライバ１２は、ゲートドライバ１２Ａ、１２Ｂとして、画素基板２に形成されている。

図７に示すように、画素基板２の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＤＢと、タッチ検出電極ＴＤＬとは、立体交差するように形成されている。

また、駆動電極ＣＯＭＬは、一方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動電極ドライバ１４によって駆動信号ＶｃｏｍＡＣが順次供給される。同時に駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される、駆動電極ＣＯＭＬの複数のストライプ状の電極パターンが図７に示す駆動電極ブロックＤＢである。駆動電極ブロックＤＢ（駆動電極ＣＯＭＬ）は、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の長辺方向に形成されており、後述するタッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の短辺方向に形成されている。タッチ検出電極ＴＤＬの出力端は、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の短辺側に設けられ、フレキシブルプリント基板Ｔを介して、フレキシブルプリント基板Ｔに実装されたタッチ検出部４０と接続されている。このように、タッチ検出部４０は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極ＴＤＬのそれぞれと接続されている。フレキシブルプリント基板Ｔは、端子であればよく、フレキシブルプリント基板に限られず、この場合、モジュールの外部にタッチ検出部４０が備えられる。

ソースセレクタ部１３Ｓは、画素基板２上の表示領域Ａｄの近傍に、ＴＦＴ素子を用いて形成されている。表示領域Ａｄには、後述する画素Ｐｉｘがマトリクス状（行列状）に多数配置されている。額縁Ｇｄ、Ｇｄは、画素基板２の表面を垂直な方向からみて画素Ｐｉｘが配置されていない領域である。

ゲートドライバ１２は、ゲートドライバ１２Ａ、１２Ｂを備え、画素基板２上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。ゲートドライバ１２Ａ、１２Ｂは、表示領域Ａｄに、後述する副画素ＳＰｉｘ（画素）がマトリクス状に配置された、表示領域Ａｄを挟んで両側から駆動することができるようになっている。以下の説明では、ゲートドライバ１２Ａを第１ゲートドライバ１２Ａとし、ゲートドライバ１２Ｂを第２ゲートドライバ１２Ｂとする。また、後述する走査線ＧＣＬは、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂとの間に配列する。このため、後述する走査線ＧＣＬは、画素基板２の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの延在方向と平行な方向に延びるように設けられている。

駆動電極ドライバ１４は、電位供給配線を介して、駆動電極ブロックＤＢに電力を供給する。つまり、駆動電極ブロックＤＢは、額縁Ｇｄ、Ｇｄに引き回された導電性金属材料の配線である電位供給配線ＰＬを介して、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣの供給を受けるとともに、電位供給配線ＰＬを介して駆動信号ＶｃｏｍＡＣの供給を受ける。そして、並設された複数の駆動電極ブロックＤＢのそれぞれは、両側から駆動されている。表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する電位供給配線ＰＬと、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを供給する電位供給配線ＰＬとは、同じ配線であるが、別配線としてもよい。

図７に示すタッチ検出機能付き表示装置１は、上述したタッチ検出信号Ｖｄｅｔを、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の短辺側から出力する。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、端子部であるフレキシブルプリント基板Ｔを介してタッチ検出部４０に接続する際の配線の引き回しが容易になる。

（タッチ検出機能付き表示デバイス）
次に、タッチ検出機能付き表示デバイス１０の構成例を詳細に説明する。図８は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。図９は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。図１０は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配列を表す回路図である。

図８に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス１０は、画素基板２と、この画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板３と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された液晶層６とを備えている。

液晶層６は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）またはＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードで駆動される。なお、図８に示す液晶層６と画素基板２との間、及び液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。

また、対向基板３は、ガラス基板３１と、このガラス基板３１の一方の面に形成されたカラーフィルタ３２とを含む。ガラス基板３１の他方の面には、タッチ検出デバイス３０の検出電極であるタッチ検出電極ＴＤＬが形成され、さらに、このタッチ検出電極ＴＤＬの上には、偏光板３５が配設されている。

画素基板２は、回路基板としての透光性基板２１と、この透光性基板２１上にマトリクス状に配設された複数の画素電極２２と、透光性基板２１及び画素電極２２の間に形成された複数の駆動電極ＣＯＭＬと、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとを絶縁する絶縁層２４と、を含む。駆動電極ＣＯＭＬは、複数の画素Ｐｉｘ（後述）に基準となる共通の電位（共通電位）を供給するための電極である。この駆動電極ＣＯＭＬは、液晶表示動作のための共通駆動電極として機能するとともに、タッチ検出動作のための駆動電極としても機能する。駆動電極ＣＯＭＬの上には絶縁層２４が形成され、その上に画素電極２２が形成される。画素電極２２は、表示を行うための画素信号を供給するための電極であり、透光性を有する。駆動電極ＣＯＭＬ及び画素電極２２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により構成される。

対向基板３は、ガラス基板３１と、カラーフィルタ３２と、タッチ検出電極ＴＤＬと、を有している。カラーフィルタ３２は、ガラス基板３１の一方の面に形成されている。このカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素にＲ、Ｇ、Ｂの３色が１組として対応付けられている。また、ガラス基板３１の他方の面には、タッチ検出電極ＴＤＬが形成されている。タッチ検出電極ＴＤＬは、例えばＩＴＯにより構成され、透光性を有する電極である。このタッチ検出電極ＴＤＬの上には、偏光板３５が配設されている。

液晶層６は、表示機能層として機能するものであり、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調する。この電界は、駆動電極ＣＯＭＬの電圧と画素電極２２の電圧との電位差により形成される。液晶層６の液晶は、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）やＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードで駆動される。

なお、液晶層６と画素基板２との間及び液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、画素基板２の下面側には入射側偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。

（表示装置のシステム構成例）
画素基板２は、透光性基板２１上に、表示領域Ａｄと、インターフェース（Ｉ／Ｆ）及びタイミングジェネレータの機能を備えるＣＯＧ１９と、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂ及びソースドライバ１３とを備えている。上述した図７に示すフレキシブルプリント基板Ｔは、図７及び図９に示すＣＯＧ１９への外部信号またはＣＯＧ１９を駆動する駆動電力を伝送する。画素基板２は、透明絶縁基板（例えばガラス基板）の透光性基板２１の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリクス状（行列状）に多数配置されてなる表示領域Ａｄと、ソースドライバ（水平駆動回路）１３と、ゲートドライバ（垂直駆動回路）１２Ａ、１２Ｂと、を備えている。ゲートドライバ（垂直駆動回路）１２Ａ、１２Ｂは、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂとして、表示領域Ａｄを挟むように配置されている。

表示領域Ａｄは、液晶層を含む副画素ＳＰｉｘが、ｍ行×ｎ列に配置されたマトリクス（行列状）構造を有している。なお、この明細書において、行とは、一方向に配列されるｎ個の副画素ＳＰｉｘを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるｍ個の副画素ＳＰｉｘを有する画素列をいう。そして、ｍとｎとの値は、垂直方向の表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。表示領域Ａｄは、副画素ＳＰｉｘのｍ行ｎ列の配列に対して行毎に走査線ＧＣＬ_ｍ＋１、ＧＣＬ_ｍ＋２、ＧＣＬ_ｍ＋３・・・が配線され、列毎に信号線ＳＧＬ_ｎ＋１、ＳＧＬ_ｎ＋２、ＳＧＬ_ｎ＋３、ＳＧＬ_ｎ＋４、ＳＧＬ_ｎ＋５・・・が配線されている。以後、実施形態においては、走査線ＧＣＬ_ｍ＋１、ＧＣＬ_ｍ＋２、ＧＣＬ_ｍ＋３・・・を代表して走査線ＧＣＬのように表記し、信号線ＳＧＬ_ｎ＋１、ＳＧＬ_ｎ＋２、ＳＧＬ_ｎ＋３、ＳＧＬ_ｎ＋４、ＳＧＬ_ｎ＋５・・・を代表して信号線ＳＧＬのように表記することがある。

画素基板２には、外部から外部信号である、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号が入力され、ＣＯＧ１９に与えられる。ＣＯＧ１９は、外部電源の電圧振幅のマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を、液晶の駆動に必要な内部電源の電圧振幅にレベル変換（昇圧）し、レベル変換したマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号をタイミングジェネレータに通し、垂直スタートパルスＶＳＴ、垂直クロックパルスＶＣＫ、水平スタートパルスＨＳＴ及び水平クロックパルスＨＣＫを生成する。ＣＯＧ１９は、垂直スタートパルスＶＳＴ、垂直クロックパルスＶＣＫを第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂに与えるとともに、水平スタートパルスＨＳＴ及び水平クロックパルスＨＣＫをソースドライバ１３に与える。ＣＯＧ１９は、副画素ＳＰｉｘ毎の画素電極に対して各画素共通に与えられる、コモン電位とよばれる表示用駆動電圧（対向電極電位）ＶＣＯＭを生成して上述した駆動電極ＣＯＭＬに与える。

第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、後述するシフトレジスタを含み、さらにラッチ回路等を含んでもよい。第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、上述した垂直スタートパルスＶＳＴが与えられることで、ラッチ回路が、垂直クロックパルスＶＣＫに同期してＣＯＧ１９から出力される表示データを１水平期間で順次サンプリングしラッチする。第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、ラッチ回路においてラッチされた１ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、走査線ＧＣＬに与えることによって副画素ＳＰｉｘを行単位で順次選択する。第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、走査線ＧＣＬの延在方向に走査線ＧＣＬを挟むように配置されている。第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、表示領域Ａｄの上寄り、垂直走査上方向から、表示領域Ａｄの下寄り、垂直走査下方向へ順にデジタルデータを出力する。

ソースドライバ１３には、例えば６ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画像信号Ｖｓｉｇが与えられる。ソースドライバ１３は、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂによる垂直走査によって選択された行の各副画素ＳＰｉｘに対して、画素毎に、もしくは複数画素毎に、あるいは全画素一斉に、信号線ＳＧＬを介して表示データを書き込む。

透光性基板２１には、図９及び図１０に示す各副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒ、図８に示す各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する信号線ＳＧＬ、各スイッチング素子Ｔｒを駆動する走査線ＧＣＬ等の配線が形成されている。このように、信号線ＳＧＬは、透光性基板２１の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Ｖｐｉｘを供給する。図１０に示す液晶表示デバイス２０は、マトリクス状に配列した複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、スイッチング素子Ｔｒ及び液晶層の液晶容量ＬＣを備えている。スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）などの素子であり、この例では、アモルファスシリコンの半導体層を有するｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。スイッチング素子Ｔｒのソースは信号線ＳＧＬに接続され、ゲートは走査線ＧＣＬに接続され、ドレインは液晶容量ＬＣの一端に接続されている。液晶容量ＬＣは、一端がスイッチング素子Ｔｒのドレインに接続され、他端が駆動電極ＣＯＭＬに接続されている。

図９に示す第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂは、垂直走査パルスを、図１０に示す走査線ＧＣＬを介して、副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒのゲートに印加することにより、表示領域Ａｄにマトリクス状に形成されている副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。ソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、信号線ＳＧＬを介して、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂにより順次選択される１水平ラインに含まれる各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号に応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。駆動電極ドライバ１４は、表示用の駆動信号（表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣ）を印加して、駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。

上述したように、タッチ検出機能付き表示装置１は、第１ゲートドライバ１２Ａ、第２ゲートドライバ１２Ｂが走査線ＧＣＬ_ｍ＋１、ＧＣＬ_ｍ＋２、ＧＣＬ_ｍ＋３を順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、タッチ検出機能付き表示装置１は、１水平ラインに属する副画素ＳＰｉｘに対して、ソースドライバ１３が画素信号を供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ１４は、その１水平ラインに対応する駆動電極ＣＯＭＬに対して駆動信号Ｖｃｏｍを印加するようになっている。

図８に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、上述した図１０に示す各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ（図１０参照）が１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。カラーフィルタ３２は、透光性基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。なお、カラーフィルタ３２は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。

図１０に示す副画素ＳＰｉｘは、走査線ＧＣＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。走査線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２と接続され、ゲートドライバ１２より走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。また、副画素ＳＰｉｘは、信号線ＳＧＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。信号線ＳＧＬは、ソースドライバ１３と接続され、ソースドライバ１３より画素信号Ｖｐｉｘが供給される。

副画素ＳＰｉｘは、駆動電極ＣＯＭＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。駆動電極ＣＯＭＬは、駆動電極ドライバ１４と接続され、駆動電極ドライバ１４より表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素ＳＰｉｘが駆動電極ＣＯＭＬを共有するようになっている。

図１に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図１０に示す走査線ＧＣＬを介して、副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒのゲートに印加することにより、液晶表示デバイス２０にマトリクス状に形成されている副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。図１に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図１０に示す信号線ＳＧＬを介して、ゲートドライバ１２により順次選択される１水平ラインを構成する各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。図１に示す駆動電極ドライバ１４は、駆動信号Ｖｃｏｍを印加し、図７及び図９に示す、所定の本数の駆動電極ＣＯＭＬからなる駆動電極ブロックＤＢ毎に駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。

上述したように、液晶表示デバイス２０は、ゲートドライバ１２が走査線ＧＣＬを時分割的に順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、液晶表示デバイス２０は、１水平ラインに属する副画素ＳＰｉｘに対して、ソースドライバ１３が画素信号Ｖｐｉｘを供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ１４は、その１水平ラインに対応する駆動電極ＣＯＭＬを含む駆動電極ブロックＤＢに対して表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを印加するようになっている。

本実施形態に係る駆動電極ＣＯＭＬは、液晶表示デバイス２０の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス３０の駆動電極としても機能する。図１１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。図１１に示す駆動電極ＣＯＭＬは、図８に示すように、透光性基板２１の表面に対する垂直方向において、画素電極２２に対向している。タッチ検出デバイス３０は、画素基板２に設けられた駆動電極ＣＯＭＬと、対向基板３に設けられたタッチ検出電極ＴＤＬにより構成されている。タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びるストライプ状の電極パターンから構成されている。そして、タッチ検出電極ＴＤＬは、透光性基板２１の表面に対する垂直な方向において、駆動電極ＣＯＭＬと対向している。タッチ検出電極ＴＤＬの各電極パターンは、タッチ検出部４０のタッチ検出信号増幅部４２の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせている。なお、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＤＢ）は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＤＢ）は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＤＢ）は、複数に分割されていればよく、駆動電極ＣＯＭＬを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。

この構成により、タッチ検出デバイス３０では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４が、図７に示す駆動電極ブロックＤＢを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Ｓｃａｎに駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＤＢ（１検出ブロック）は、順次選択される。そして、タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出電極ＴＤＬからタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する。このようにタッチ検出デバイス３０は、１検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。

図１２、図１３及び図１４は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。図１５は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置における表示とタッチ検出の動作とを説明する説明図である。図７に示す駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＤＢが２０個の駆動電極ブロックＤＢ１〜ＤＢ２０である場合の、各駆動電極ブロックＤＢ１〜ＤＢ２０に対するタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの印加動作を示している。駆動信号印加ブロックＤＢＡＣは、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣが印加された駆動電極ブロックＤＢを示しており、その他の駆動電極ブロックＤＢは電圧が印加されず、電位が固定されていない状態、いわゆるフローティング状態となっている。駆動信号印加ブロックＤＢＡＣは、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣが印加された駆動電極ブロックＤＢを示しており、その他の駆動電極ブロックＤＢには表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが印加され、電位が固定されていてもよい。図１に示す駆動電極ドライバ１４は、図１２に示すタッチ検出動作の対象となる駆動電極ブロックＤＢのうち、駆動電極ブロックＤＢ３を選択して、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加する。次に、駆動電極ドライバ１４は、図１３に示す駆動電極ブロックＤＢのうち、駆動電極ブロックＤＢ４を選択して、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加する。次に、駆動電極ドライバ１４は、図１４に示す駆動電極ブロックＤＢのうち、駆動電極ブロックＤＢ５を選択して、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加する。このように、駆動電極ドライバ１４は、駆動電極ブロックＤＢを順次選択して、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加し、全ての駆動電極ブロックＤＢにわたって走査する。なお、駆動電極ブロックＤＢの個数は、２０個に限定されるものではない。

タッチ検出デバイス３０は、図１２から図１４に示す駆動電極ブロックＤＢの１つが、上述した静電容量型タッチ検出の基本原理における駆動電極Ｅ１に対応する。タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出電極ＴＤＬの１つが、タッチ検出電極Ｅ２に対応する。タッチ検出デバイス３０は、上述した基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。そして、図１１に示すように、互いに立体交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサをマトリクス状に構成している。よって、タッチ検出デバイス３０のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触または近接が生じた位置の検出も可能となっている。

図１５に示すように、制御部１１は、外部より供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４、及びタッチ検出部４０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ１２は、図１５に示す表示動作期間Ｐｄにおいて、液晶表示デバイス２０に走査信号Ｖｓｃａｎを供給し、表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する。ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、表示動作期間Ｐｄにおいて、ゲートドライバ１２により選択された１水平ラインを構成する各画素Ｐｉｘに、画素信号Ｖｐｉｘを供給する。

駆動電極ドライバ１４は、表示動作期間Ｐｄでは、１水平ラインに係る駆動電極ブロックＤＢに表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを印加する。タッチ検出動作期間Ｐｔでは、タッチ検出動作に係る駆動電極ブロックＤＢに対して表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣよりも周波数の高い駆動信号ＶｃｏｍＡＣを順次印加し、１検出ブロックを順次選択する。タッチ検出機能付き表示デバイス１０は、表示動作期間Ｐｄにおいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、及び駆動電極ドライバ１４により供給された信号に基づいて表示動作を行う。タッチ検出機能付き表示デバイス１０は、タッチ検出動作期間Ｐｔにおいて、駆動電極ドライバ１４により供給された駆動信号ＶｃｏｍＡＣに基づいてタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極ＴＤＬからタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する。タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出信号Ｖｄｅｔを増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号ＶｃｏｍＡＣに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチの有無を検出する。座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求め、タッチパネル座標を信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。

（補助配線）
図１６は、本実施形態に係る画素と補助配線との位置関係を説明するための説明図である。図１７及び図１８は、本実施形態に係る駆動電極と、駆動電極片と、スリットと、補助配線との関係を説明するための説明図である。

図１６及び図１７に示すように、駆動電極ＣＯＭＬは、透光性導電材料のパターンであり、透光性導電材料を形成した駆動電極片ＣＯＭＬａと、透光性導電材料を形成しないスリットＣＯＭＳＬとを備える。１つの駆動電極ＣＯＭＬ内には、複数の駆動電極片ＣＯＭＬａが駆動電極ＣＯＭＬのスリットＣＯＭＳＬによって、形成される。より詳述すると、駆動電極ＣＯＭＬ内のスリットＣＯＭＳＬが画素行毎に配置され、これにより列方向で１画素分の幅を有し行方向に延びる駆動電極片ＣＯＭＬａが形成される。なお、１つの駆動電極ＣＯＭＬ内に形成された各駆動電極片ＣＯＭＬａは、その両端において互いに連結されている。更にまた、各駆動電極ＣＯＭＬ内に形成されたスリットＣＯＭＳＬとは別に、隣合う駆動電極ＣＯＭＬ間には、透光性導電材料を形成しないスリットＣＯＭＳＬがあり、透光性導電材料を形成しないスリットＣＯＭＳＬが、隣り合う駆動電極ＣＯＭＬを分離している。図１７に示されるように、各駆動電極ＣＯＭＬに対して、複数の補助配線ＭＬが配置される。図１７に示す例では、各駆動電極ＣＯＭＬ内の駆動電極片ＣＯＭＬａの各々に１本の補助配線ＭＬが配置されている。すなわち、補助配線ＭＬは、画素の１行毎に配置される。各補助配線ＭＬは、平面視においてスリットＣＯＭＳＬに沿って形成されている。図１７に示すように、電位供給配線ＰＬは、駆動電極ブロックＤＢの単位ごとに、複数の駆動電極ＣＯＭＬを束ねて同時に駆動信号ＶｃｏｍＡＣを複数の補助配線ＭＬに供給する。

駆動電極ＣＯＭＬは、図１８に示す透光性導電材料のパターンであってもよい。図１８に示す１つの駆動電極ＣＯＭＬは、列方向で１画素分の幅を有する。図１８に示す例では、駆動電極ＣＯＭＬ内にスリットＣＯＭＳＬは形成されていない。すなわち、この例では、図１６に示す１つの駆動電極片ＣＯＭＬａが、図１８の１つの駆動電極ＣＯＭＬに相当する。また、隣合う駆動電極ＣＯＭＬ間には、透光性導電材料を形成しないスリットＣＯＭＳＬがあり、透光性導電材料を形成しないスリットＣＯＭＳＬが、隣り合う駆動電極ＣＯＭＬを分離している。各駆動電極ＣＯＭＬには、少なくとも１本の補助配線ＭＬが配置される。図１８に示す例では、各駆動電極ＣＯＭＬに対して、１本の補助配線ＭＬが、平面視において隣り合う駆動電極ＣＯＭＬの間のスリットＣＯＭＳＬに沿って形成されている。更にまた、図１８に示すように、駆動電極ＣＯＭＬの短辺の中央部に端子を設け、駆動電極ＣＯＭＬの当該端子と電位供給配線ＰＬとを接続してもよい。これにより、駆動電極ＣＯＭＬに対して、補助配線ＭＬとは別に電位供給配線ＰＬから直接駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される。この構成により、電位供給配線ＰＬから駆動電極ＣＯＭＬに直接駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給されると共に、補助配線ＭＬから駆動電極ＣＯＭＬに駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される。図１８に示すように、電位供給配線ＰＬは、駆動電極ブロックＤＢの単位ごとに、複数の駆動電極ＣＯＭＬを束ねて同時に複数の補助配線ＭＬに駆動信号ＶｃｏｍＡＣを供給する。また、駆動電極ブロックＤＢの単位ごとに、直接駆動信号ＶｃｏｍＡＣを供給する。図１８に示す透光性導電材料のパターンは、同一のパターンの繰り返しにより構造が簡素化される。

図１６から図１８に示した補助配線ＭＬは、駆動電極ＣＯＭＬの透光性導電材料よりも電気抵抗の小さい金属材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）等で形成される配線である。補助配線ＭＬは、画素Ｐｉｘの１行毎に、行方向に延びるように配置され、額縁Ｇｄ、Ｇｄ間を通し表示領域Ａｄを横断する。補助配線ＭＬは、直接電位供給配線ＰＬと電気的に接続していることが好ましい。この構造により接続抵抗が低減する。

上述したタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣは、駆動電極ＣＯＭＬのシート抵抗と、長さとに基づいた電気抵抗に影響を受ける。駆動電極ＣＯＭＬの電気抵抗が大きい場合、表示領域Ａｄが大きいとタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの時定数の影響で、波形のなまりが生じて、ノイズ耐性が劣化し、タッチ検出の精度に影響を与えてしまう可能性がある。また、スイッチング素子Ｔｒは、半導体層がアモルファスシリコンであると、ポリシリコンと比較して表示動作期間Ｐｄにおける画素への充電時間を要することからタッチ検出動作期間Ｐｔの長さが小さくなる可能性がある。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、駆動電極ＣＯＭＬよりも電気抵抗が低抵抗な補助配線ＭＬを備える。これにより、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、補助配線ＭＬにより、駆動電極ＣＯＭＬに供給されるタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの波形が受ける時定数の影響が抑制される。本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、補助配線ＭＬにより、駆動電極ＣＯＭＬに供給されるタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの伝送速度を早め、タッチ検出動作期間Ｐｔを短縮することができる。その結果、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出の精度が向上し、表示領域Ａｄを大きくすることもできるようになる。しかしながら、補助配線ＭＬを形成する金属材料は導電性がＩＴＯなどの透光性導電材料よりも電気抵抗が小さいものの、遮光性が大きくなる。

本実施形態に係る画素Ｐｉｘは、図９、図１０及び図１６に示すように、表示領域Ａｄは、１つの画素Ｐｉｘが互いに異なる色を表示する複数の副画素ＳＰｉｘを備え、１つの画素Ｐｉｘを構成する複数の副画素ＳＰｉｘがｋ行１列（ｋは３以上の自然数）で並び、かつ行方向に隣接する任意の画素において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂのうち同じ色を表示する任意の副画素ＳＰｉｘ同士が行方向に沿って並ぶ画素配列を有している。このような画素配列では、補助配線ＭＬが副画素ＳＰｉｘ内を通過しても開口率に影響を与えにくい領域は、列方向に隣合う画素Ｐｉｘ間のスリットＣＯＭＳＬに沿う領域となる。

そこで、補助配線ＭＬは、図１６に示すように、画素Ｐｉｘの１行毎に、列方向に隣合う画素Ｐｉｘの間のスリットＣＯＭＳＬに沿う領域に配置される。これにより、補助配線ＭＬは、ブラックマトリクスなどの遮光部材で遮光される領域に配置されるため、開口率への影響が抑制される。補助配線ＭＬの電位は、列方向に隣合う走査線ＧＣＬに沿って、配置される。補助配線ＭＬは、表示動作期間Ｐｄにおいて、共通電位になり、走査線ＧＣＬと電位差を生じる。補助配線ＭＬと、走査線ＧＣＬとの電位差は、液晶分子の配向に影響を与え、焼き付きなどの要因となる。

このため、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、以下の構造により、補助配線ＭＬに起因する液晶層の焼き付きを抑制している。図１９は、図１６に示す画素基板のＡ−Ｂ断面を模式的に示す断面模式図である。図２０は、図１６に示す画素基板のＣ−Ｄ断面を模式的に示す断面模式図である。透光性基板２１は、各種回路が形成されたＴＦＴ基板として機能し、この透光性基板２１上にマトリクス状に配設された複数の画素電極２２と、駆動電極片ＣＯＭＬａと、が形成される。図１９に示すように、画素電極２２と駆動電極片ＣＯＭＬａとは、絶縁層２４で絶縁され、透光性基板２１の表面に垂直な方向において、対向している。画素電極２２及び駆動電極片ＣＯＭＬａは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性導電材料（透光性導電酸化物）で形成される透光性電極である。

透光性基板２１の表面に、上述した各副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒとなる半導体層９０、各画素電極２２に画素信号を供給する信号線ＳＧＬ、スイッチング素子Ｔｒを駆動する走査線ＧＣＬ等の配線が絶縁層２４を介して積層されている。補助配線ＭＬは、スルーホールＳＨ２を介して駆動電極片ＣＯＭＬａへ電位供給配線ＰＬの電位を給電する配線である。スルーホールＳＨ２において、駆動電極片ＣＯＭＬａと補助配線ＭＬとが接続部ＭＬａで電気的に接続されている。また、スルーホールＳＨ２が画素のそれぞれに配置されている。このため、平面視において補助配線ＭＬに沿って、複数の接続部ＭＬａがあることになる。そして、駆動電極片ＣＯＭＬａには、行方向に並ぶ複数の接続部ＭＬａから電位供給配線ＰＬの電位が給電される。

絶縁層２４は、走査線ＧＣＬと半導体層９０との間の絶縁層（第１絶縁膜）２４ａと、画素電極２２と駆動電極片ＣＯＭＬａとの間の絶縁層（第２絶縁膜）２４ｂと、が積層されている。より具体的には、絶縁層２４ａは、各部が透光性基板２１または走査線ＧＣＬと接する位置（層）に積層されている。絶縁層２４ｂは、各部が信号線ＳＧＬ、半導体層９０または絶縁層２４ａの表面に接する位置（層）に積層されている。本実施形態の絶縁層２４ａ及び絶縁層２４ｂは、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）又は酸化シリコンの無機絶縁層である。また、絶縁層２４ｂは、ポリイミド樹脂などの有機系絶縁材料で形成されていてもよい。なお、絶縁層２４ａ、２４ｂの各層を形成する材料はこれに限定されない。また、絶縁層２４ａ、２４ｂは、同じ絶縁材料であってもよく、いずれかが異なる絶縁材料であってもよい。

図１６及び図１９に示すように、走査線ＧＣＬは、半導体層９０の一部と立体交差して、スイッチング素子ＴｒのゲートＧＣＬａとして作用する。走査線ＧＣＬと半導体層９０の一部とが立体交差した箇所は１カ所であり、スイッチング素子Ｔｒは、ｎチャネルであるチャネル領域ｃｈを備えるシングルゲートトランジスタである。スイッチング素子Ｔｒは、ダブルゲートトランジスタであってもよく、スイッチング機能を有していれば、どのような機能素子（スイッチング素子）でもよい。半導体層９０は、例えば、アモルファスシリコンで形成されている。信号線ＳＧＬは、透光性基板２１の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号を供給する。半導体層９０は、一部が信号線ＳＧＬと接続するソースＳＧＬａと接し、他の一部が信号線ＳＧＬと同一の層に形成されたドレインＳＧＬｂと電気的に接続している。本実施形態のドレインＳＧＬｂは、スルーホールＳＨ１において、画素電極２２と電気的に接続している。本実施形態において、走査線ＧＣＬは、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属の配線であり、信号線ＳＧＬは、アルミニウム等の金属の配線である。補助配線ＭＬは、アルミニウム等の金属の配線である。本実施形態の透光性基板２１には、基板上に、補助配線ＭＬ、走査線ＧＣＬ及び駆動電極片ＣＯＭＬａ、絶縁層２４ａ、信号線ＳＧＬ及び半導体層９０、絶縁層２４ｂ、画素電極２２の順で積層されている。

各副画素ＳＰｉｘに対応して画素電極２２に開口ＳＬが形成されており、駆動電極片ＣＯＭＬａと画素電極２２との間に形成される電界のうち、画素電極２２の開口ＳＬからもれた電界（フリンジ電界）で液晶を駆動させる。

補助配線ＭＬは、スルーホールＳＨ２を介して駆動電極片ＣＯＭＬａへ電位供給配線ＰＬの電位を給電する配線であり、駆動電極片ＣＯＭＬａとスルーホールＳＨ２で電気的に接続することで表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを各副画素ＳＰｉｘに給電可能としている。

図２０に示すように、補助配線ＭＬは、列方向に隣合う走査線ＧＣＬに沿って、配置される。補助配線ＭＬの電位は、表示動作期間Ｐｄにおいて、共通電位になり、走査線ＧＣＬと電位差を生じる。しかしながら、スリットＣＯＭＳＬに隣接する走査線ＧＣＬは、透光性基板２１の垂直方向において、駆動電極片ＣＯＭＬａに重なり合う。走査線ＧＣＬは、補助配線ＭＬと同電位の駆動電極片ＣＯＭＬａで覆われ、シールドされるので、液晶層への電位差の影響を低減することができる。補助配線ＭＬは、透光性基板２１の垂直方向において、駆動電極片ＣＯＭＬａに重なり合うようにする。この構造により、駆動電極ＣＯＭＬの電圧と画素電極２２の電圧との電位差による電界が、液晶層に届きにくくなる。このため、図１６に示すように、本実施形態の１つの画素Ｐｉｘにおける列方向の駆動電極片ＣＯＭＬａの幅ＣＰは、１つの画素Ｐｉｘにおける補助配線ＭＬと走査線ＧＣＬとの列方向の最大距離ＰＰよりも大きくなる。この構造により、補助配線ＭＬと、走査線ＧＣＬとの電位差は、液晶分子の配向に影響を与えにくくなり、焼き付きなどの可能性が低減される。

図２１及び図２２は、本実施形態の変形例に係る画素配列を表す説明図である。上述した例では、図８に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、上述した図１０に示す各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂが１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。本実施形態は、この態様に限られず、図２１に示すように、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の４色に着色されたカラーフィルタの色領域を列方向に周期的に配列して、上述した図１０に示す各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ、３２Ｗが１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられていてもよい。図２２に示すように、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色に着色されたカラーフィルタの色領域を列方向に周期的に配列して、上述した図１０に示す各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ、３２Ｙが１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられていてもよい。

以上説明したように、本実施形態及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、表示領域Ａｄと、液晶層として例示する表示機能層と、画素電極２２と、走査線ＧＣＬと、信号線ＳＧＬと、駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極片ＣＯＭＬａ）と、補助配線ＭＬと、タッチ検出電極ＴＤＬと、制御装置と、タッチ検出部４０と、を備える。

表示領域Ａｄは、複数の行及び複数の列を含むマトリクス状に配置された複数の画素を有し、１つの画素が互いに異なる色を表示する複数の副画素を備え、複数の副画素がｋ行１列で並び、かつ行方向に隣接する任意の画素において、同じ色を表示する任意の副画素同士が行方向に沿って並ぶ。複数の走査線ＧＣＬは、表示領域Ａｄの行方向に延び、副画素のスイッチング素子を走査する。複数の信号線ＳＧＬは、表示領域Ａｄの列方向に延び、画素電極に印加電圧を供給する。この構造により、信号線ＳＧＬの本数が低減でき、ソースドライバ１３の回路規模が小さくなる。

表示機能層は、表示領域に画像を表示する画像表示機能を有していればよく、液晶層の代わりに有機ＥＬ層であってもよい。

画素電極２２は、副画素ＳＰｉｘのそれぞれに設けられ、基準となる共通電位との電位差で表示機能層に印加電圧を付与する。駆動電極ＣＯＭＬは、画素電極２２と対向して設けられ、行方向に延びる。なお、列方向又は行方向に延在する形状は、図１６に示すように、パターンによって屈曲していてもよい。

補助配線ＭＬは、駆動電極ＣＯＭＬの材料よりも電気抵抗の小さい金属材料の配線である。補助配線ＭＬは、画素Ｐｉｘの１行毎に行方向に延びるように配置され、駆動電極ＣＯＭＬとスルーホールＳＨ２を介して電気的に接続される。

本実施形態及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、制御装置が画像信号に基づいて、表示動作期間Ｐｄにおいて、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとの間に共通電圧を印加して表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う。また、本実施形態及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、制御装置が、タッチ検出動作期間Ｐｔにおいてタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを駆動電極ＣＯＭＬに駆動電極ブロックＤＢ毎に順次時分割で供給するようにタッチ検出制御を行う。そして、タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬと対向して、駆動電極ＣＯＭＬとの間に静電容量を形成している。タッチ検出部４０は、タッチ検出動作期間Ｐｔにおいて、タッチ検出電極ＴＤＬからの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出する。

これにより、補助配線ＭＬによる開口率への影響が抑制される。また、補助配線ＭＬが駆動電極片ＣＯＭＬａにタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加するので、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの時定数の影響が抑制された状態で、タッチ検出動作期間Ｐｔの動作を行うことができる。その結果、タッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣの波形の伝送が良好となり、近接物体の検出精度（タッチ検出精度）が向上する。

本実施形態のスイッチング素子Ｔｒの半導体は、アモルファスシリコンであるが、補助配線ＭＬが駆動電極ＣＯＭＬの材料よりも低抵抗の材料であるので、タッチ検出動作期間Ｐｔにおいて、駆動電極ブロックＤＢ毎にタッチ用駆動信号ＶｃｏｍＡＣを伝送する時間を確保することができる。

本実施形態の駆動電極ＣＯＭＬは、表示領域Ａｄの列方向に隣合う画素Ｐｉｘの境界領域に表示領域の行方向に延びるスリットＣＯＭＳＬを有している。一定のピッチで、配置されるスリットＣＯＭＳＬは、認識されにくくなり、補助配線ＭＬ毎に給電される電位供給配線ＰＬの電位を、行方向に安定させることができる。

スリットＣＯＭＳＬに隣接する走査線ＧＣＬは、画素基板２の垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬに重なり合う。この構造により、走査線ＧＣＬは、補助配線ＭＬと同電位の導電体にシールドされる。

補助配線ＭＬは、画素基板２の垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬに重なり合う。これにより、スリットＣＯＭＳＬに隣接する走査線ＧＣＬと、補助配線ＭＬとの電位差に伴う電界が液晶層に漏れることが抑制される。

補助配線ＭＬは、表示領域Ａｄの行方向に並ぶ複数の画素Ｐｉｘそれぞれに配置されたスルーホールＳＨ２を介して、駆動電極ＣＯＭＬと電気的に接続する。この構造により、表示動作期間Ｐｄにおいて、共通電位の表示領域Ａｄ内のばらつきが抑制される。その結果、表示動作期間Ｐｄにおいて、本実施形態及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、表示領域Ａｄの中央部分においても表示品質を保つことができる。

（適用例）
次に、図２３、図２４及び図２５を参照して、本実施形態で説明したタッチ検出機能付き表示装置１の適用例について説明する。図２３、図２４及び図２５は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き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検出機能付き表示装置１は、テレビジョン装置、図２３及び図２４で示すデジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、図２５に示すカーナビゲーションシステム等の車載電子機器あるいはビデオカメラ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検出機能付き表示装置１は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像ある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、液晶表示装置に映像信号を供給し、液晶表示装置の動作を制御する制御装置を備える。

図２３及び図２４に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置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検出機能付き表示装置である。

図２５に示す電子機器は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１が適用されるカーナビゲーション装置である。タッチ検出機能付き表示装置１は、自動車の車内のダッシュボード３００に設置される。具体的にはダッシュボード３００の運転席３１１と助手席３１２の間に設置される。カーナビゲーション装置のタッチ検出機能付き表示装置１は、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、又は、映画再生表示等に利用される。

また、上述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ タッチ検出機能付き表示装置
２ 画素基板
３ 対向基板
６ 液晶層
１０ タッチ検出機能付き表示デバイス
１１ 制御部
１２ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ 駆動電極ドライバ
２０ 液晶表示デバイス
２１ 透光性基板
２２ 画素電極
３０ タッチ検出デバイス
３１ ガラス基板
３２ カラーフィルタ
３５ 偏光板
４０ タッチ検出部
４２ タッチ検出信号増幅部
４３ Ａ／Ｄ変換部
４４ 信号処理部
４５ 座標抽出部
４６ 検出タイミング制御部
ＶｃｏｍＡＣ 駆動信号
ＶｃｏｍＤＣ 表示用駆動電圧
ＣＯＭＬ 駆動電極
ＴＤＬ タッチ検出電極
Ｖｃｏｍ 駆動信号
Ｖｄｅｔ タッチ検出信号

Claims (7)

1. 複数の行及び複数の列を含むマトリクス状に配置された複数の画素を有し、１つの前記画素が互いに異なる色を表示する複数の副画素を備え、前記複数の副画素がｋ行１列（ｋは３以上の自然数）で並び、かつ行方向に隣接する任意の画素において、同じ色を表示する任意の副画素同士が行方向に沿って並ぶ、表示領域と、
   前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
   前記副画素のそれぞれに設けられ、基準となる共通電位との電位差で前記表示機能層に印加電圧を付与する画素電極と、
   前記表示領域の行方向に延び、前記副画素のスイッチング素子を走査する複数の走査線と、
   前記表示領域の列方向に延び、前記画素電極に印加電圧を供給する複数の信号線と、
   前記画素電極と対向して設けられ、前記行方向に延びる複数の駆動電極と、
   前記駆動電極の材料よりも電気抵抗の小さい金属材料の配線であって、前記画素の１行毎に前記行方向に延びるように配置され、前記走査線と同じ層に配置され、前記駆動電極と電気的に接続される補助配線と、
   画像信号に基づいて、前記駆動電極に前記共通電位を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行うとともに、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するようにタッチ検出制御を行う制御装置と、
   前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
   前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、を備える、タッチ検出機能付き表示装置。
2. 前記駆動電極は、前記表示領域の列方向に隣り合う前記画素の境界領域に前記表示領域の行方向に延びるスリットを有している、請求項１に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
3. 前記スリットに隣接する前記走査線は、画素基板の垂直方向において、前記駆動電極に重なり合う、請求項２に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
4. 前記補助配線は、画素基板の垂直方向において、前記駆動電極に重なり合う、請求項１から３のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
5. １つの前記画素における前記表示領域の列方向の駆動電極の幅は、１つの前記画素における前記補助配線と前記走査線との前記表示領域の列方向の最大距離よりも大きい、請求項３又は４に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
6. 前記補助配線は、前記表示領域の行方向に並ぶ複数の画素それぞれに配置されたスルーホールを介して、前記駆動電極と電気的に接続する、請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のタッチ検出機能付き表示装置を備える電子機器。

Images