JP2014021845A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、表示装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a display device.
ユーザインタフェースの形としてタッチパネル機能を具備した表示装置を搭載した携帯電話や携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器が開発されている。このようなタッチパネル機能を具備した電子機器では、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置に、別途タッチパネル基板を貼り合わせることでタッチパネル機能を付加することが検討されている。 Electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants, and personal computers equipped with a display device having a touch panel function have been developed as a form of user interface. In an electronic device having such a touch panel function, it has been studied to add a touch panel function by separately attaching a touch panel substrate to a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.
また、近年、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりガラス基板等の透明な絶縁基板上にさまざまな材料で薄膜を形成し、切削や研削等の作業を繰り返し行うことにより、走査線や信号線からなる表示素子や、光センサ素子等を形成して、画像読み取り装置を製造する技術が研究されている。 In recent years, thin films are formed of various materials on a transparent insulating substrate such as a glass substrate by CVD (Chemical Vapor Deposition) method, etc., and by repeating operations such as cutting and grinding, scanning lines and signal lines can be used. A technique for manufacturing an image reading device by forming a display element, an optical sensor element, or the like is being studied.
また、画像読み取り装置の読み取り方式として、光センサ素子等に替えて導電性の電極を配置し、この電極と指等との間の容量変化によりパネル表面の指等の情報を検知するいわゆる静電容量方式により接触位置を検出する技術が研究されている。 Also, as a reading method of the image reading device, a conductive electrode is arranged in place of the optical sensor element, and so-called electrostatic detection is performed to detect information such as a finger on the panel surface by a capacitance change between the electrode and the finger. A technique for detecting a contact position by a capacitive method has been studied.
そして静電容量方式を用いた表示装置では、液晶などの表示パネル中にセンサ機能を組み込む、いわゆるインセル技術が盛んに開発されている。インセル技術によれば、別途作成したタッチパネルを液晶等に貼り合わせる必要がないため、電子機器全体の厚さや重量の増加を回避することが可能になる。さらに液晶等とタッチパネルの間に界面が存在しないため、界面で生じやすい光の反射が発生しないので、表示品位の点でも優れている。 In the display device using the electrostatic capacity method, so-called in-cell technology in which a sensor function is incorporated in a display panel such as a liquid crystal has been actively developed. According to the in-cell technology, it is not necessary to attach a separately created touch panel to a liquid crystal or the like, so that it is possible to avoid an increase in thickness and weight of the entire electronic device. Furthermore, since there is no interface between the liquid crystal or the like and the touch panel, light reflection that tends to occur at the interface does not occur, which is excellent in terms of display quality.
ところで、インセル技術を用いた従来のタッチセンサ内蔵液晶表示装置では、液晶表示動作により、センサに検知不良が発生することがあった。この現象は、表示パネル中に近接して表示機能とセンサ機能とが組み込まれていることから、表示回路を駆動するための信号がセンサ回路に影響するためと考えられる。 By the way, in the conventional liquid crystal display device with a built-in touch sensor using the in-cell technology, a detection failure may occur in the sensor due to the liquid crystal display operation. This phenomenon is considered to be because a display function and a sensor function are incorporated in the vicinity of the display panel, so that a signal for driving the display circuit affects the sensor circuit.
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、表示動作がセンサ機能に与える影響を低減することのできる表示装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the situation which concerns, Comprising: It aims at providing the display apparatus which can reduce the influence which a display operation has on a sensor function.
本発明の一態様による表示装置は、マトリクス状に配置された液晶層を挟持する対向電極と画素電極とからなる画素を有する画素回路と、前記複数の画素回路の行間に配置されて誘電体との間の容量結合の強弱を表す電圧を出力する複数のセンサ回路と、前記画素電極の電圧変化による寄生容量を介した前記センサ回路の前記電圧の変化を低減するシールド電極とを有し、前記シールド電極は、前記画素電極と同一基板上の同層に形成される。 A display device according to one embodiment of the present invention includes a pixel circuit including a pixel including a counter electrode and a pixel electrode that sandwich a liquid crystal layer arranged in a matrix, and a dielectric disposed between rows of the plurality of pixel circuits. A plurality of sensor circuits that output a voltage representing the strength of capacitive coupling between and a shield electrode that reduces a change in the voltage of the sensor circuit via a parasitic capacitance due to a voltage change in the pixel electrode, The shield electrode is formed in the same layer on the same substrate as the pixel electrode.
[第１の実施の形態]
以下、本発明の一実施形態に係る表示装置および表示装置の駆動方法について、図面を参照して説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, a display device and a display device driving method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施の形態の表示装置の構成を示す概略の平面図である。
本実施形態に係る表示装置１は、液晶表示パネルＰＮＬ、及び回路基板６０を備えている。液晶表示パネルＰＮＬの端部には、フレキシブル基板ＦＣ１、ＦＣ２の一端が電気的に接続されている。フレキシブル基板ＦＣ１、ＦＣ２の他端には回路基板６０が電気的に接続されている。
FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the display device of the present embodiment.
The display device 1 according to the present embodiment includes a liquid crystal display panel PNL and a
液晶表示パネルＰＮＬは、マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示部ＤＹＰと、表示部ＤＹＰの周囲に配置された走査線駆動回路ＹＤと信号線駆動回路ＸＤと、を備えている。そして、回路基板６０は、表示装置の表示動作を制御すると共に、液晶表示パネルＰＮＬに設けられたセンサ回路（後述する）を制御する。即ち、回路基板６０は、外部信号源ＳＳから取得した映像信号を液晶表示パネルＰＮＬに出力する。また回路基板６０は、センサ回路を動作させる信号を供給するとともに、センサ回路から取得した出力信号を制御部６５へ出力する。
The liquid crystal display panel PNL includes a display unit DYP composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and a scanning line driving circuit YD and a signal line driving circuit XD arranged around the display unit DYP. The
図２は、本実施の形態の表示装置の一断面を示す図である。
本実施形態に係る表示装置１は、液晶表示パネルＰＮＬ、照明ユニット、フレーム４０、ベゼルカバー５０、回路基板６０、及び保護ガラスＰＧＬを備えている。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the display device of the present embodiment.
The display device 1 according to the present embodiment includes a liquid crystal display panel PNL, a lighting unit, a frame 40, a
照明ユニットは、液晶表示パネルＰＮＬの背面側に配置される。フレーム４０は、液晶表示パネルＰＮＬと照明ユニットとを支持する。ベゼルカバー５０は、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを露出させるようにフレーム４０に取り付けられる。回路基板６０は、フレーム４０の背面側に配置される。保護ガラスＰＧＬは、ベゼルカバー５０上に接着剤７０により固定される。
The illumination unit is disposed on the back side of the liquid crystal display panel PNL. The frame 40 supports the liquid crystal display panel PNL and the illumination unit. The
液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１０と、アレイ基板１０と対向するように配置された対向基板２０と、アレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層ＬＱとを備えている。アレイ基板１０は液晶層ＬＱと反対側の主面に取り付けられた偏光板１０Ａを備えている。対向基板２０は液晶層ＬＱと反対側の主面に取り付けられた偏光板２０Ａを備えている。
The liquid crystal display panel PNL includes an
照明ユニットは、図示しない光源、導光体３２、プリズムシート３４、拡散シート３６、及び反射シート３８を備えている。
導光体３２は、光源から入射された光を液晶表示パネルＰＮＬ側に向けて出射する。プリズムシート３４および拡散シート３６は、液晶表示パネルＰＮＬと導光体３２との間に配置された光学シートである。反射シート３８は、液晶表示パネルＰＮＬとは反対側の導光体３２の主面と対向するように配置される。プリズムシート３４および拡散シート３６は、導光体３２から出射された光を集光および拡散する。
The illumination unit includes a light source (not shown), a light guide 32, a prism sheet 34, a diffusion sheet 36, and a reflection sheet 38.
The light guide 32 emits light incident from the light source toward the liquid crystal display panel PNL. The prism sheet 34 and the diffusion sheet 36 are optical sheets disposed between the liquid crystal display panel PNL and the light guide 32. The reflection sheet 38 is disposed so as to face the main surface of the light guide 32 on the side opposite to the liquid crystal display panel PNL. The prism sheet 34 and the diffusion sheet 36 collect and diffuse the light emitted from the light guide 32.
保護ガラスＰＧＬは、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを外部からの衝撃から保護している。なお、保護ガラスＰＧＬは、省略することも可能である。 The protective glass PGL protects the display unit DYP of the liquid crystal display panel PNL from external impacts. The protective glass PGL can be omitted.
続いて、図１に示す表示装置について詳細に説明する。 Next, the display device shown in FIG. 1 will be described in detail.
液晶表示パネルＰＮＬは、一対の電極基板であるアレイ基板１０および対向基板２０間に液晶層ＬＱを挟持した構造である。アレイ基板１０に設けられた画素電極ＰＥおよび対向基板２０に設けられた対向電極ＣＥから液晶層ＬＱに印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＰＮＬの透過率が制御される。
The liquid crystal display panel PNL has a structure in which a liquid crystal layer LQ is sandwiched between an
アレイ基板１０では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板（不図示）上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線ＧＬが複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数の信号線ＳＬが複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。
In the
各画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬで覆われる。画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは液晶層ＬＱの一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。 Each pixel electrode PE and counter electrode CE are made of a transparent electrode material such as ITO (Indium Tin Oxide), for example, and are each covered with an alignment film AL. The pixel electrode PE and the counter electrode CE form a liquid crystal pixel PX together with a pixel region that is a part of the liquid crystal layer LQ.
ゲート線ＧＬおよび信号線ＳＬの交差位置近傍には、複数の画素スイッチＳＷＰが配置される。各画素スイッチＳＷＰは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ : Thin Film Transistor）であって、ゲートがゲート線ＧＬに接続され、ソース−ドレインパスが信号線ＳＬおよび画素電極ＰＥ間に接続され、対応ゲート線ＧＬを介して駆動されたときに対応信号線ＳＬおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。 A plurality of pixel switches SWP are arranged in the vicinity of the intersection position of the gate line GL and the signal line SL. Each pixel switch SWP is a thin film transistor (TFT), for example, and has a gate connected to the gate line GL, a source-drain path connected between the signal line SL and the pixel electrode PE, and a corresponding gate line GL. And the corresponding signal line SL and the corresponding pixel electrode PE are electrically connected.
更に、アレイ基板１０には、センサ回路１２が設けられ、このセンサ回路１２を駆動するための駆動信号線であるカップリングパルス線ＣＰＬ、プリチャージゲート線ＰＧＬ、および、読み出しゲート線ＲＧＬが、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置される。
なお、本実施形態では、信号線ＳＬは、センサ回路１２を駆動する信号を供給するプリチャージ線ＰＲＬ、および、読み出し線ＲＯＬとしても用いられる。この詳細の動作については後述する。
Further, the
In the present embodiment, the signal line SL is also used as a precharge line PRL for supplying a signal for driving the
走査線駆動回路ＹＤは、複数のゲート線ＧＬに画素スイッチＳＷＰをオンする（ソース−ドレインパスを導通させる）ためのゲート電圧を供給して、ゲート線ＧＬを順次駆動する。また、走査線駆動回路ＹＤは、複数のカップリングパルス線ＣＰＬ、複数のプリチャージゲート線ＰＧＬおよび複数の読み出しゲート線ＲＧＬを所定のタイミングで駆動して、センサ回路１２を駆動させる。
The scanning line driving circuit YD supplies a gate voltage for turning on the pixel switch SWP (conducting the source-drain path) to the plurality of gate lines GL to sequentially drive the gate lines GL. Further, the scanning line driving circuit YD drives the
信号線駆動回路ＸＤは、ソース−ドレインパスが導通した画素スイッチＳＷＰを介して、信号線ＳＬから画素電極ＰＥへ映像信号を供給する。 The signal line drive circuit XD supplies a video signal from the signal line SL to the pixel electrode PE via the pixel switch SWP in which the source-drain path is conducted.
また、不図示の対向電極駆動回路は、対向電極ＣＥに共通電圧Ｖｃｏｍを供給する。対向電極駆動回路は、必要に応じて、対向電極ＣＥに供給する共通電圧Ｖｃｏｍの極性を反転させて、表示装置１の極性反転方式に対応するように液晶層ＬＱに印加される電圧の極性を反転させる。 A counter electrode driving circuit (not shown) supplies the common voltage Vcom to the counter electrode CE. The counter electrode drive circuit reverses the polarity of the common voltage Vcom supplied to the counter electrode CE as necessary, and changes the polarity of the voltage applied to the liquid crystal layer LQ so as to correspond to the polarity inversion method of the display device 1. Invert.
回路基板６０は、マルチプレクサＭＵＸ、Ｄ／Ａ変換部ＤＡＣ、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＣ、インタフェース部Ｉ／Ｆ、及びタイミングコントローラＴＣＯＮＴを備えている。
The
タイミングコントローラＴＣＯＮＴは、回路基板６０に搭載される各部の動作、走査線駆動回路ＹＤ、信号線駆動回路ＸＤ、対向電極駆動回路及びセンサ回路１２の動作を制御する。
The timing controller TCONT controls the operation of each unit mounted on the
外部信号源ＳＳからインタフェース部Ｉ／Ｆを介して取り込まれたデジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換部ＤＡＣによってアナログ信号に変換され、所定のタイミングでマルチプレクサＭＵＸにより信号線ＳＬに出力される。 The digital video signal captured from the external signal source SS through the interface unit I / F is converted into an analog signal by the D / A conversion unit DAC and output to the signal line SL by the multiplexer MUX at a predetermined timing.
センサ回路１２からの出力信号は、マルチプレクサＭＵＸにより所定のタイミングでＡ／Ｄ変換部ＡＤＣへ供給され、デジタル信号に変換されて、インタフェース部Ｉ／Ｆに供給される。インタフェース部Ｉ／Ｆは、受信したデジタル信号を制御部６５へ出力する。制御部６５は、受信したデジタル信号により座標計算を行なって、指先やペン先等が接触した座標位置を検出する。
An output signal from the
図３は、本実施の形態におけるセンサ回路１２の等価回路を示す図である。
センサ回路１２は、検知電極１２Ｅ、プリチャージ線ＰＲＬ、読み出し線ＲＯＬ、プリチャージゲート線ＰＧＬ、カップリングパルス線ＣＰＬ、読み出しゲート線ＲＧＬ、プリチャージスイッチＳＷＡ、カップリング容量Ｃ１、増幅用スイッチＳＷＢ、および、読み出し用スイッチＳＷＣを備えている。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the
The
検知電極１２Ｅは、接触体の有無による検知容量の変化を検出する。プリチャージ線ＰＲＬは、検知電極１２Ｅにプリチャージ電圧を供給する。読み出し線ＲＯＬは、検知電極１２Ｅの電圧を取り出す。プリチャージゲート線ＰＧＬ、カップリングパルス線ＣＰＬ、読み出しゲート線ＲＧＬは、センサ回路１２の動作を駆動するための信号を供給する。
The
プリチャージスイッチＳＷＡは、プリチャージ電圧を検知電極１２Ｅへ書き込み、かつ保持するためのスイッチである。カップリング容量Ｃ１は、検知電極１２Ｅに検知容量の変化による電圧差を生じさせる。増幅用スイッチＳＷＢは、検知電極１２Ｅに生じた電圧差を増幅するためのスイッチである。読み出し用スイッチＳＷＣは、増幅された電圧差を読み出し線ＲＯＬへ出力し、かつ保持するためのスイッチである。
The precharge switch SWA is a switch for writing and holding a precharge voltage to the
プリチャージ線ＰＲＬ、および、読み出し線ＲＯＬは信号線ＳＬと共通の配線を用いている。なお、センサ回路１２は複数の画素ＰＸに対して１つ配置されるため、信号線ＳＬの一部が共用されることになる。
The precharge line PRL and the read line ROL use a common line with the signal line SL. Since one
プリチャージスイッチＳＷＡは例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極がプリチャージゲート線ＰＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極がプリチャージ線ＰＲＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が検知電極１２Ｅと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。
The precharge switch SWA is, for example, a p-type thin film transistor, and has a gate electrode electrically connected to the precharge gate line PGL (or integrally formed) and a source electrode electrically connected to the precharge line PRL ( Alternatively, the drain electrode is electrically connected to the
増幅用スイッチＳＷＢは例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が検知電極１２Ｅと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極がカップリングパルス線ＣＰＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が読み出し用スイッチＳＷＣのソース電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。
The amplification switch SWB is a p-type thin film transistor, for example, and has a gate electrode electrically connected (or integrally formed) with the
読み出し用スイッチＳＷＣは例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が読み出しゲート線ＲＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が増幅用スイッチＳＷＢのドレイン電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が読み出し線ＲＯＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。 The read switch SWC is, for example, a p-type thin film transistor, and the gate electrode is electrically connected to the read gate line RGL (or integrally formed), and the source electrode is electrically connected to the drain electrode of the amplification switch SWB. The drain electrode is electrically connected to the readout line ROL (or configured integrally).
図４は、本実施形態に係る表示装置１の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 4 is a timing chart for explaining an example of a driving method of the display device 1 according to the present embodiment.
プリチャージゲート線駆動波形（プリチャージゲート信号波形）は、プリチャージゲート線ＰＧＬに印加され、プリチャージ用スイッチＳＷＡのゲ−ト電極端子に入力される。この結果、プリチャージパルスがオンレベル（ローレベル）のタイミングでプリチャージ線ＰＲＬからプリチャージ電圧Ｖｐｒｃがプリチャージ用スイッチＳＷＡを通じて検知電極１２Ｅに書き込まれる。
The precharge gate line drive waveform (precharge gate signal waveform) is applied to the precharge gate line PGL and input to the gate electrode terminal of the precharge switch SWA. As a result, the precharge voltage Vprc is written from the precharge line PRL to the
カップリングパルス線駆動波形は、カップリングパルス線ＣＰＬに印加され、カップリング容量Ｃ１を介して接触体の有無により検知電極１２Ｅの電位を変動させる。検知電極電位波形は検知電極１２Ｅの電位変動を示したものであり、検知電極電位(指なし)と、検知電極電位(指あり)との間に電圧差を生じさせることができる。
The coupling pulse line drive waveform is applied to the coupling pulse line CPL, and varies the potential of the
増幅用スイッチＳＷＢのゲート−ソース（ＧＳ）間電圧波形は検知電極１２Ｅで生じた電圧差が増幅用スイッチＳＷＢの動作点の差に反映されることを示している。ゲート−ソース（ＧＳ）間電圧(指なし)とゲート−ソース（ＧＳ）間電圧(指あり)とで電圧差が生じる。読み出しゲート線駆動波形は、読み出しゲート線ＲＧＬに印加され、読み出し用スイッチＳＷＣのゲ−ト電極端子に入力される。
The voltage waveform between the gate and source (GS) of the amplification switch SWB indicates that the voltage difference generated at the
この結果、読み出しゲート線ＲＧＬに印加されたパルスがオンレベルのタイミングでカップリングパルスの変動後の電位が増幅用スイッチＳＷＢ、および読み出し用スイッチＳＷＣを介して読み出し線ＲＯＬに出力される。読出し線ＲＯＬに出力される電圧波形はこの電圧変動を示したものであり、出力電圧(指あり)と出力電圧(指なし)との間には電圧差が生じる。 As a result, the potential after the fluctuation of the coupling pulse is output to the read line ROL via the amplification switch SWB and the read switch SWC at the timing when the pulse applied to the read gate line RGL is on level. The voltage waveform output to the read line ROL indicates this voltage fluctuation, and a voltage difference is generated between the output voltage (with a finger) and the output voltage (without a finger).
センサ回路１２を駆動する場合、まず、タイミングコントローラＴＣＯＮは走査線駆動回路ＹＤを制御して、プリチャージゲート線ＰＧＬに印加する電圧をロー（Ｌ）レベルにしてプリチャージスイッチＳＷＡをオンさせる。タイミングコントローラＴＣＯＮは信号線駆動回路ＸＤを制御してプリチャージ線ＰＲＬにプリチャージ電圧を印加して、スイッチＳＷＡを介して検知電極１２Ｅにプリチャージ電圧を印加する。
When driving the
次に、タイミングコントローラＴＣＯＮは、プリチャージスイッチＳＷＡをオフさせた後、走査線駆動回路ＹＤを制御して、カップリングパルス線ＣＰＬをハイ（Ｈ）レベルとする。カップリングパルスがローレベルからハイレベルへ変化すると、カップリング容量Ｃ１により検知電極１２Ｅの電位に電圧が重畳される。このとき、検知電極１２Ｅに重畳される電圧の大きさは、検知電極１２Ｅと接触体との間の容量によって異なる。
Next, after turning off the precharge switch SWA, the timing controller TCON controls the scanning line driving circuit YD to set the coupling pulse line CPL to the high (H) level. When the coupling pulse changes from the low level to the high level, the voltage is superimposed on the potential of the
例えば、検知電極１２Ｅの上方の対向基板２０に指やペン先等が接触している場合には、検知電極１２Ｅと指との間に容量が生じる。検知電極１２Ｅの上方において指先やペン先等が接触している場合には、指先やペン先等が無い場合と比較して検知電極１２Ｅに重畳される電圧の大きさが小さくなる。
For example, when a finger, a pen tip, or the like is in contact with the
検知電極１２Ｅの電位に応じて、増幅用スイッチＳＷＢのオン抵抗が異なる。本実施形態では、検知電極１２Ｅの上方において指先やペン先等が接触している場合には増幅用スイッチＳＷＢのオン抵抗が低下し、検知電極１２Ｅの上方において指先やペン先等が接触していない場合には増幅用スイッチＳＷＢのオン抵抗が比較的高くなる。
The on-resistance of the amplification switch SWB varies depending on the potential of the
次に、タイミングコントローラＴＣＯＮは走査線駆動回路ＹＤを制御して、読み出しゲート線ＲＧＬの電圧をローレベルとして読み出し用スイッチＳＷＣをオンさせる。検知電極１２Ｅの上方において指先やペン先等が接触している場合には、読み出し用スイッチＳＷＣがオンすると、増幅用スイッチＳＷＢおよび読み出し用スイッチＳＷＣを介してカップリングパルスが読み出し線ＲＯＬへ供給される方向に働く。
Next, the timing controller TCON controls the scanning line drive circuit YD to turn on the read switch SWC by setting the voltage of the read gate line RGL to a low level. When a fingertip or a pen tip is in contact with the
したがって、指先やペン先等が接触している場合には、読み出し線ＲＯＬの電位がカップリングパルス電位に向かって変化する。指先やペン先等が接触していない場合には、指先やペン先等が接触している場合よりも読み出し線ＲＯＬの電位の変化が小さくなる。 Therefore, when the fingertip, the pen tip, or the like is in contact, the potential of the readout line ROL changes toward the coupling pulse potential. When the fingertip or the pen tip is not in contact, the change in the potential of the readout line ROL is smaller than when the fingertip or the pen tip is in contact.
そこで、読み出しゲート線ＰＧＬがオンしてからの出力期間Ｔｒｅａｄ経過時での出力電圧(指あり)と出力電圧(指なし)との出力電圧差を検出することにより指先やペン先等が接触している位置を検出することが可能となる。 Therefore, the fingertip, the pen tip, etc. come into contact by detecting the output voltage difference between the output voltage (with a finger) and the output voltage (without a finger) when the output period Tread has elapsed after the read gate line PGL is turned on. It is possible to detect the position.
図５は、本実施の形態の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the liquid crystal display panel PNL of the present embodiment.
液晶表示パネルＰＮＬには、画素電極ＰＥ（ＰＥ１１、ＰＥ２１、・・・）がマトリクス状に配置されている。また、検知電極１２Ｅ、各スイッチＳＷＡ、ＳＷＢ、ＳＷＣなどからなるセンサ回路１２が、画素電極ＰＥの行間に、画素電極ＰＥの行に沿って配置されている。ここで、３つの画素電極ＰＥに対して一つのセンサ回路１２が配されているが、この形態に限られず、複数の画素電極ＰＥに対して一つのセンサ回路１２を配するように構成しても良い。
In the liquid crystal display panel PNL, pixel electrodes PE (PE11, PE21,...) Are arranged in a matrix. In addition, the
複数の信号線ＳＬ（ＳＬ１、ＳＬ２、・・・）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置されている。この信号線ＳＬに直交して、複数の走査線ＧＬ（ＧＬ１、ＧＬ２、・・・）が画素電極ＰＥの行に沿って配置されている。そして、画素電極ＰＥとセンサ回路１２との行間に、シールド電極ＳＨＥ（ＳＨＥ１、ＳＨＥ２、・・・）が、走査線ＧＬと平行に設けられている。
A plurality of signal lines SL (SL1, SL2,...) Are arranged along the columns of the plurality of pixel electrodes PE. A plurality of scanning lines GL (GL1, GL2,...) Are arranged along the rows of the pixel electrodes PE orthogonal to the signal lines SL. A shield electrode SHE (SHE1, SHE2,...) Is provided in parallel with the scanning line GL between the pixel electrode PE and the
なお、図示していないが、このシールド電極と平行に、プリチャージゲート線ＰＧＬ、カップリングパルス線ＣＰＬ、読出しゲート線ＲＧＬなどの制御線、共通電圧Ｖｃｏｍを供給する電源線が配設されている。 Although not shown, control lines such as a precharge gate line PGL, a coupling pulse line CPL, and a read gate line RGL, and a power supply line for supplying a common voltage Vcom are arranged in parallel with the shield electrode. .
図５に示すように、インセルタイプのタッチセンサ内蔵液晶表示装置では、表示機能とセンサ機能とが近接して組み込まれている。このためセンサ回路１２は、周囲の導電性パターンとの間に寄生容量を構成する。従ってセンサ回路１２の周囲の電位が変化することにより、寄生容量を介してセンサ回路が影響を受ける。これが誤動作の原因となる。
As shown in FIG. 5, in the in-cell type liquid crystal display device with a built-in touch sensor, a display function and a sensor function are incorporated in close proximity. Therefore, the
本実施の形態では、センサ回路１２と画素電極ＰＥとの間にシールド電極ＳＨＥを配置し、シールド電極ＳＨＥの電位を定電位に固定する。この構成によってセンサ回路１２と画素電極ＰＥとの間の寄生容量を低減する。この結果、画素電極ＰＥの電位が表示によって変化してもセンサ回路１２への影響を小さく抑えることができる。
In the present embodiment, a shield electrode SHE is disposed between the
なお、上述のようにシールド電極ＳＨＥは定電位であることが望ましい。この定電位としてセンサ回路１２、表示部駆動回路などに用いられる電源（例えば、共通電源など）を使用することができる。シールド電極ＳＨＥとして電源用の配線を共用することでレイアウトの削減効果を得ることができる。
As described above, the shield electrode SHE is desirably a constant potential. As this constant potential, a power source (for example, a common power source) used for the
図６は、従来の構成の液晶表示パネルＰＮＬの矢視Ｘ−Ｙに沿う断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view taken along an arrow XY of a liquid crystal display panel PNL having a conventional configuration.
隣接する対向電極ＣＥ（画素電極ＰＥ）の間には、非導電性の遮光膜ＢＭが設けられている。遮光膜ＢＭによって遮光されるアレイ基板１０上の領域には、検知電極１２Ｅ、カップリングパルス電極ＣＰＬＥなどが設けられている。そして、検知電極１２Ｅと画素電極ＰＥとの間には寄生容量Ｃｓｐが存在する。
A non-conductive light shielding film BM is provided between adjacent counter electrodes CE (pixel electrodes PE). In the region on the
遮光膜ＢＭによって遮光されていない液晶層ＬＱの領域（Ａ）では、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとによって液晶層ＬＱの配向が制御されている。これに対して遮光膜ＢＭによって遮光されている液晶層ＬＱの領域（Ｂ）では、液晶層ＬＱの配向は積極的に制御されていない。液晶層ＬＱに液晶駆動電圧を印加して液晶層ＬＱの領域（Ａ）の配向を変化させると、その影響は液晶層ＬＱの領域（Ｂ）に及ぶ。即ち、結果として液晶表示パネルＰＮＬに画像を表示することによってセンサ回路１２の検知電極１２Ｅと画素電極ＰＥとの間の寄生容量Ｃｓｐが変化する。この変化が、センサ動作のノイズ成分となり、検知性能を低下させる。
In the region (A) of the liquid crystal layer LQ that is not shielded by the light shielding film BM, the orientation of the liquid crystal layer LQ is controlled by the pixel electrode PE and the counter electrode CE. In contrast, in the region (B) of the liquid crystal layer LQ that is shielded by the light shielding film BM, the orientation of the liquid crystal layer LQ is not actively controlled. When the liquid crystal driving voltage is applied to the liquid crystal layer LQ to change the orientation of the region (A) of the liquid crystal layer LQ, the influence reaches the region (B) of the liquid crystal layer LQ. That is, as a result, by displaying an image on the liquid crystal display panel PNL, the parasitic capacitance Csp between the
図７は、本実施の形態の構成の液晶表示パネルＰＮＬの矢視Ｘ−Ｙに沿う断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line XY of the liquid crystal display panel PNL having the configuration of the present embodiment.
本実施の形態では、画素電極ＰＥと同層にシールド電極ＳＨＥを配置している。またシールド電極ＳＨＥは固定電位に保持されている。この結果、シールド電極ＳＨＥの電位によって液晶層ＬＱの領域（Ｃ）が特定の配向に固定されるため、ディスプレイの表示画像によって配向が変化するＡ部分の影響を液晶層ＬＱの領域（Ｂ）は受けにくくなる。また、シールド電極ＳＨＥによって画素電極ＰＥの電位変化が検知電極１２Ｅに与える影響を低減することができる。
In the present embodiment, the shield electrode SHE is arranged in the same layer as the pixel electrode PE. The shield electrode SHE is held at a fixed potential. As a result, since the region (C) of the liquid crystal layer LQ is fixed to a specific orientation by the potential of the shield electrode SHE, the region (B) of the liquid crystal layer LQ is affected by the A portion whose orientation changes depending on the display image of the display. It becomes difficult to receive. In addition, the influence of the potential change of the pixel electrode PE on the
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、シールド電極の構成が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the configuration of the shield electrode is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図８は、第２の実施の形態におけるセンサ回路１２の等価回路を模式的に示す図である。
ここで、増幅回路１２Ａは、センサ回路１２のうち検知電極１２Ｅを除く検知信号の増幅に関わる部分を表している。カップリングパルス信号Ｖｃｐは、カップリングパルス線ＣＰＬに印加する信号を表している。またＣｐは、寄生容量を表している。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an equivalent circuit of the
Here, the
図８に示すセンサ回路１２では、上述のようにカップリングパルス信号Ｖｃｐを変化させた際の検知電極１２の電位が指の有無によって変化する。そこで増幅回路１２Ａによって検知電極１２の電位の差を増幅してセンサ出力としている。ここで、図中の寄生容量Ｃｐが大きくなると指の有無による検知電極電位の差が小さくなるため、検知感度が低下する。また、検知電極１２の周辺に配された電極の電位変動がノイズとしてセンサ動作に悪影響を与える。
In the
第１の実施の形態では、シールド電極ＳＨＥを配置することでこの問題の解決を図ったが、第２の実施の形態では、更に、シールド電極ＳＨＥ自体が寄生容量になり、検知電極１２の周辺に配された電極の電位変動がノイズとしてセンサ動作に悪影響を与えることを低減する。
In the first embodiment, the problem is solved by arranging the shield electrode SHE. However, in the second embodiment, the shield electrode SHE itself becomes a parasitic capacitance, and the periphery of the
図９は、第２の実施の形態の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the liquid crystal display panel PNL according to the second embodiment.
液晶表示パネルＰＮＬには、複数の画素電極ＰＥがマトリクス状に配置されている。また、画素電極ＰＥの行間に、検知電極１２Ｅ及び増幅回路１２Ａが、画素電極ＰＥの行に沿って配置されている。更に、画素電極ＰＥの行間に、カップリングパルス電極ＣＰＬＥ及び増幅回路制御信号電極（プリチャージゲート電極ＰＧＬＥ、読出しゲート電極ＲＧＬＥ等）が、画素電極ＰＥの行に沿って配置されている。
In the liquid crystal display panel PNL, a plurality of pixel electrodes PE are arranged in a matrix. Further, between the rows of pixel electrodes PE, the
図１０は、第２の実施の形態の構成の液晶表示パネルＰＮＬの矢視Ｘ’−Ｙ’に沿う断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the arrow X′-Y ′ of the liquid crystal display panel PNL having the configuration of the second embodiment.
図７に示す第１の実施の形態の構成に対して、シールド電極ＳＨＥとカップリングパルス電極ＣＰＬＥとがコンタクトホールＣＨＬを介して電気的に接続されている。また、シールド電極ＳＨＥは、定電位とは接続されていない。カップリングパルス信号のオフ電位が定電位としてシールド電極に付与されている。 In contrast to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 7, the shield electrode SHE and the coupling pulse electrode CPLE are electrically connected via a contact hole CHL. Further, the shield electrode SHE is not connected to a constant potential. The off potential of the coupling pulse signal is applied to the shield electrode as a constant potential.
シールド電極ＳＨＥが形成される層は、画素電極ＰＥと同じ層であるため、例えば、ＩＴＯで形成される。これに対してカップリングパルス電極ＣＰＬＥが形成される層は、制御信号電極と同じ層であるため、金属で形成される。従って、シールド効果をより高めることができる。 Since the layer on which the shield electrode SHE is formed is the same layer as the pixel electrode PE, for example, it is formed of ITO. On the other hand, since the layer in which the coupling pulse electrode CPLE is formed is the same layer as the control signal electrode, it is formed of metal. Therefore, the shielding effect can be further enhanced.
また、表示動作とセンサ動作とはそれぞれ異なる期間で駆動される。従って、カップリングパルス電極ＣＰＬＥをシールド電極ＳＨＥとして用いた場合であっても、両動作が競合して不具合を生ずることはない。 The display operation and the sensor operation are driven in different periods. Therefore, even when the coupling pulse electrode CPLE is used as the shield electrode SHE, both operations do not compete to cause a problem.
第２の実施の形態によれば、カップリングパルス電極ＣＰＬＥでシールド電極ＳＨＥを構成することで寄生容量の小さい検知電極を実現することができ、センサ性能を改善することができる。更に、レイアウトの削減効果も奏することができる。 According to the second embodiment, by forming the shield electrode SHE with the coupling pulse electrode CPLE, a detection electrode with a small parasitic capacitance can be realized, and the sensor performance can be improved. Furthermore, the layout can be reduced.
なお、第２の実施の形態では、シールド電極ＳＨＥとしてカップリングパルス電極ＣＰＬＥを用いたが、プリチャージゲート電極ＰＧＬＥ、読出しゲート電極ＲＧＬＥを用いても良い。即ち、センサ回路１２を駆動するための駆動信号線の内のいずれかを用いても良い。
In the second embodiment, the coupling pulse electrode CPLE is used as the shield electrode SHE. However, a precharge gate electrode PGLE and a read gate electrode RGLE may be used. That is, any one of the drive signal lines for driving the
[本実施の形態のその他のバリエーション]
上述の各実施の形態は、種々のバリエーションの形態として構成することができる。
[Other variations of this embodiment]
Each of the above-described embodiments can be configured as various variations.
（１）上記各実施形態に係る表示装置１は、液晶表示装置であったが、本発明の表示装置１は液晶表示装置に限定されない。例えば、本発明の表示装置１は有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置又は無機ＥＬ表示装置であってもよい。 (1) The display device 1 according to each of the above embodiments is a liquid crystal display device, but the display device 1 of the present invention is not limited to a liquid crystal display device. For example, the display device 1 of the present invention may be an organic EL (Electroluminescence) display device or an inorganic EL display device.
（２）上記各実施形態に係る表示装置１は、ＴＮ(Twisted Nematic)モード、ＩＰＳモード、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モード等の表示モードを採用する液晶表示装置であってもよい。 (2) The display device 1 according to each of the above embodiments may be a liquid crystal display device that employs a display mode such as a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS mode, or an OCB (Optically Compensated Bend) mode.
（３）上記各実施形態に係る表示装置は、カラー表示タイプ、白黒表示タイプの表示装置にも適用可能である。 (3) The display device according to each of the above embodiments can be applied to a color display type and a monochrome display type display device.
（４）センサ回路１２は、読み出し用スイッチＳＷＣおよび読み出しゲート線ＲＧＬを省略してもよい。その場合には、増幅用スイッチＳＷＢのドレイン電極と読み出し線ＲＯＬとが電気的に接続される。
(4) The
（５）なお、タイミングコントローラＴＣＯＮは、回路基板６０に設けられる態様に限られず、外部に設けられても良く、ＴＦＴ基板上に設けられても良い。
(5) The timing controller TCON is not limited to being provided on the
（６）増幅用スイッチＳＷＢは、実施の形態に限られず増幅器（アンプ）を用いて構成しても良い。 (6) The amplification switch SWB is not limited to the embodiment, and may be configured using an amplifier.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
ＤＹＰ…表示部、ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＬＱ…液晶層、ＹＤ…走査線駆動回路、ＸＤ…信号線駆動回路、１０…アレイ基板、１２…センサ回路、１２Ｅ…検知電極、２０…対向基板、ＰＸ…表示画素、ＰＥ…画素電極、ＳＷＰ…画素スイッチ、ＣＥ…対向電極、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＰＧＬ…プリチャージゲート線、ＲＧＬ…読み出しゲート線、ＣＰＬ…カップリングパルス線、ＲＯＬ…読み出し線、ＰＲＬ…プリチャージ線、ＳＷＡ…プリチャージスイッチ、Ｃ１…カップリング容量、ＳＷＢ…増幅用スイッチ、ＳＷＣ…読み出し用スイッチ、ＴＣＯＮ…タイミングコントローラ、ＳＨＥ…シールド電極。 DYP ... display unit, PNL ... liquid crystal display panel, LQ ... liquid crystal layer, YD ... scan line drive circuit, XD ... signal line drive circuit, 10 ... array substrate, 12 ... sensor circuit, 12E ... detection electrode, 20 ... counter substrate, PX ... display pixel, PE ... pixel electrode, SWP ... pixel switch, CE ... counter electrode, GL ... scan line, SL ... signal line, PGL ... precharge gate line, RGL ... read gate line, CPL ... coupling pulse line, ROL ... Read line, PRL ... Precharge line, SWA ... Precharge switch, C1 ... Coupling capacitor, SWB ... Amplification switch, SWC ... Read switch, TCON ... Timing controller, SHE ... Shield electrode.
Claims (5)
前記複数の画素回路の行間に配置されて誘電体との間の容量結合の強弱を表す電圧を出力する複数のセンサ回路と、
前記画素電極の電圧変化による寄生容量を介した前記センサ回路の前記電圧の変化を低減するシールド電極と、を有し、
前記シールド電極は、前記画素電極と同一基板上の同層に形成される、表示装置。 A pixel circuit having a pixel composed of a counter electrode and a pixel electrode sandwiching a liquid crystal layer arranged in a matrix;
A plurality of sensor circuits arranged between rows of the plurality of pixel circuits and outputting a voltage representing the strength of capacitive coupling with a dielectric;
A shield electrode that reduces a change in the voltage of the sensor circuit via a parasitic capacitance due to a voltage change in the pixel electrode;
The display device, wherein the shield electrode is formed in the same layer on the same substrate as the pixel electrode.
前記駆動信号線は、前記シールド電極と同一基板上の異なる層に形成され、
前記シールド電極は、前記駆動信号線のいずれかと電気的に接続される、請求項１に記載の表示装置。 A plurality of drive signal lines for driving the sensor circuit extended along the row direction of the plurality of pixel circuits;
The drive signal line is formed in a different layer on the same substrate as the shield electrode,
The display device according to claim 1, wherein the shield electrode is electrically connected to any one of the drive signal lines.
前記駆動信号線は、前記電位を変化させる手段を動作させる信号を供給するカップリングパルス線を有し、
前記シールド電極と電気的に接続する駆動信号線は、カップリングパルス線である、請求項２に記載の表示装置。 The sensor circuit includes a coupling capacitor that causes capacitive coupling, means for changing a potential of one end of the coupling capacitor, a detection electrode connected to the other end of the coupling capacitor, and a potential of the detection electrode. Reading means,
The drive signal line has a coupling pulse line for supplying a signal for operating the means for changing the potential,
The display device according to claim 2, wherein the drive signal line electrically connected to the shield electrode is a coupling pulse line.
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