JP2018181099A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】静電容量方式と電磁誘導方式とで電極を共用しつつ、良好に電磁誘導方式のタッチ検出を行うことが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】基板、複数の画素電極、表示機能層、複数の共通電極及び複数の第1電極は、この順で重なって設けられ、複数の共通電極と第1電極とは、平面視で互いに交差して設けられており、表示期間には、制御部からの制御信号に応じて、画素電極に画素信号が供給されると共に、共通電極に共通信号が供給され、第1センサ期間には、制御部からの制御信号に応じて、共通電極に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、第1電極には、電磁誘導に基づく起電力が発生し、第2センサ期間には、制御部からの制御信号に応じて、共通電極に第2駆動信号が供給されて第1電極との間で静電容量を形成する。
【選択図】図8

Description

本発明は、表示装置に関する。
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又は一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられている。このような表示装置の検出方法として、静電容量方式や電磁誘導方式のタッチパネルが知られている。電磁誘導方式では、表示装置に磁界を発生するコイルと、磁界を検出するコイルが設けられる。外部物体であるペンには、共振回路を構成するコイルと容量素子が設けられる。各コイルとペン内のコイルとの間の電磁誘導によってペンを検出する。下記特許文献1には、電磁誘導方式の座標入力装置に関する技術が記載されている。
特開平10−49301号公報
静電容量方式と電磁誘導方式とでは、検出対象や検出電極の構成が大きく異なる。このため、静電容量方式のタッチ検出用の電極や駆動構成を、そのまま電磁誘導方式に採用すると、良好に電磁誘導方式のタッチ検出を行うことが困難となる可能性がある。
本発明は、静電容量方式と電磁誘導方式とで電極を共用しつつ、良好に電磁誘導方式のタッチ検出を行うことが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、基板と、複数の画素電極と、表示機能層と、複数の共通電極と、複数の第1電極と、前記画素電極、前記共通電極及び前記第1電極を制御する制御部と、を備え、前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層、複数の前記共通電極及び複数の前記第1電極は、この順で重なって設けられ、複数の前記共通電極と前記第1電極とは、平面視で互いに交差して設けられており、前記制御部は、画像を表示する複数の表示期間と、第1センサ期間と、第2センサ期間とを時分割で実行し、夫々の期間に応じて前記画素電極、前記共通電極及び前記第1電極を制御し、前記表示期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、前記第1センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記共通電極に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、前記第1電極には、前記電磁誘導に基づく起電力が発生し、前記第2センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記共通電極に第2駆動信号が供給されて前記第1電極との間で静電容量を形成する。
図1は、第1の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。 図3は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界発生期間の説明図である。 図4は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界検出期間の説明図である。 図5は、第1の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図6は、第1の実施形態に係る表示装置の画素配列を表す回路図である。 図7は、第1の実施形態に係る表示装置を模式的に表す平面図である。 図8は、第1の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図9は、表示期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。 図10は、第1センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。 図11は、第2センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。 図12は、第1センサ期間での共通電極の接続構成の他の例を示す回路図である。 図13は、第1センサ期間での共通電極の接続構成の他の例を示す回路図である。 図14は、第1電極の構成を示す平面図である。 図15は、第1電極の構成の他の例を示す説明図である。 図16は、共通電極と第2電極の接続構成を説明するための断面図である。 図17は、第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図18は、共通電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図19は、駆動電極に入力されるパルス波を説明するための説明図である。 図20は、第1の実施形態に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。 図21は、第1の実施形態の変形例に係る第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図22は、第1の実施形態の変形例に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。 図23は、第2の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図24は、第2の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図25は、第3の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図26は、表示期間での共通電極の接続構成を説明するための回路図である。 図27は、第1センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。 図28は、第2センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。 図29は、第3の実施形態に係る表示装置の画素構成を示す平面図である。 図30は、図29のXXX−XXX’線に沿う断面図である。 図31は、第3の実施形態に係る共通電極と第2電極の接続構成を説明するための断面図である。 図32は、第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図33は、共通電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図34は、共通電極のパターン構成例を示す平面図である。 図35は、共通電極と液晶の配向の関係を説明するための説明図である。
本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。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態の表示装置1は、被検出体の表示面への接触や近接を検出する検出機能が内蔵されている。図1に示すように、表示装置1は、表示パネル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、駆動回路14と、検出部40とを備える。
表示パネル10は、表示素子を有する複数の画素を備えるとともに、複数の画素に対向する表示面を有している。また、表示パネル10は、映像信号の入力を受けて表示面に複数の画素からなる画像の表示を行う。
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及び駆動回路14に制御信号を供給して、主に表示動作を制御する回路である。
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、表示パネル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、表示パネル10の、各副画素SPixに画素信号Vpixを供給する回路である。これに限定されず、制御部11が画素信号Vpixを生成し、この画素信号Vpixをソースドライバ13に供給してもよい。
駆動回路14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、共通電極COML(図7参照)に表示用の駆動信号Vcomdc、検出用の第1駆動信号VTP及び第2駆動信号TSVcomを供給する回路である。
制御部11は、表示パネル10における、使用者の手指やタッチペン等からなる被検出体(以後、単に被検出体と称する)を検出する検出動作を制御する。表示パネル10は、相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、表示パネル10の表示面に接触又は近接した指の位置を検出する機能を含む。又、表示パネル10は、電磁誘導方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、表示面に接触又は近接したタッチペンを検出する機能を含む。
表示パネル10は、電磁誘導方式によりタッチペンの接触又は近接を検出した場合、第1検出信号Vdet1を検出部40に出力する。また、表示パネル10は、相互静電容量方式により指の接触又は近接を検出した場合、第2検出信号Vdet2を検出部40に出力する。
検出部40は、電磁誘導方式のタッチ検出において、制御部から供給される制御信号と、表示パネル10から出力される第1検出信号Vdet1とに基づいて、表示パネル10の表示面へのタッチペンのタッチの有無を検出する。また、検出部40は、相互静電容量方式のタッチ検出において、制御部11から供給される制御信号と、表示パネル10から出力される第2検出信号Vdet2とに基づいて、表示面への指のタッチの有無を検出する。検出部40は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。
図1に示すように、検出部40は、第1アナログフロントエンド回路47A(以下、第1AFE(Analog Front End)47Aと表す)と、第2アナログフロントエンド回路47B(以下、第2AFE47Bと表す)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、を備える。
第1AFE47Aは、第1増幅部42Aと、第1A/D変換部43Aとを含む。第2AFE47Bは、第2増幅部42Bと、第2A/D変換部43Bとを含む。第1増幅部42A及び第2増幅部42Bは、それぞれ表示パネル10から供給された第1検出信号Vdet1及び第2検出信号Vdet2を増幅する。第1A/D変換部43A及び第2A/D変換部43Bは、それぞれ第1駆動信号VTP及び第2駆動信号TSVcomに同期したタイミングで、第1増幅部42A及び第2増幅部42B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。第1AFE47A及び第2AFE47Bは、それぞれ第1検出信号Vdet1及び第2検出信号Vdet2をデジタル信号に変換して信号処理部44に出力するアナログ信号処理回路である。
信号処理部44は、第1AFE47A及び第2AFE47Bの出力信号に基づいて、表示パネル10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、被検出体による検出信号の差分の信号(絶対値|ΔV|)を取り出す処理を行う。信号処理部44は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値|ΔV|がしきい値電圧未満であれば、被検出体が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部44は、絶対値|ΔV|がしきい値電圧以上であれば、被検出体の接触状態又は近接状態と判断する。このようにして、検出部40はタッチ検出が可能となる。
本明細書において、「接触状態」とは、被検出体が表示面に接触した状態又は接触と同視し得るほど近接した状態を含む。また、「非接触状態」とは、被検出体が表示面に接触していない状態又は接触と同視できるほどには近接していない状態を含む。
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る。座標抽出部45は、タッチパネル座標を出力信号Voutとして出力する。座標抽出部45は、出力信号Voutを制御部11に出力してもよい。制御部11は出力信号Voutに基づいて、所定の表示動作又は検出動作を実行することができる。
検出タイミング制御部46は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、第1AFE47A及び第2AFE47Bと、信号処理部44と、座標抽出部45とが同期して動作するように制御する。
なお、検出部40の第1AFE47A及び第2AFE47B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とは、表示装置1に搭載される。ただし、これに限定されず、検出部40の全部又は一部の機能は外部のプロセッサ等に搭載されてもよい。例えば、信号処理部44及び座標抽出部45が、表示装置1とは別の外部のコントローラ200に搭載されてもよい。
表示パネル10は、静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいたタッチ制御と、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理に基づいたタッチ制御がなされる。ここで、図2を参照して、本実施形態の表示パネル10の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。なお、図2は、検出回路を併せて示している。また、以下の説明では、被検出体として指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
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及び検出電極E2を備えている。容量素子C1には、駆動電極E1と検出電極E2との対向面同士の間に形成される電気力線に加え、駆動電極E1の端部から検出電極E2の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。容量素子C1は、その一端が交流信号源に接続され、他端は電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば、図1に示す検出部40に含まれる。
交流信号源から駆動電極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が印加される。電圧検出器DETには、容量素子C1の容量値に応じた電流が流れる。電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流の変動を電圧の変動に変換する。
接触状態では、図2に示すように、指によって形成される静電容量C2が、検出電極E2と接触し、又は接触と同視し得るほど近傍にある。これにより、駆動電極E1と検出電極E2との間にあるフリンジ分の電気力線が導体(指)により遮られる。このため、容量素子C1は、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子として作用する。
電圧検出器DETから出力される電圧信号の接触状態での振幅は、非接触状態に比べて小さくなる。この電圧信号の差分の絶対値|ΔV|は、被検出体の有無によって変化する。検出部40は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較することで、被検出体が非接触状態であるか、接触状態又は近接状態であるかが判断される。
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態の表示パネル10の電磁誘導方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図3は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界発生期間の説明図である。図4は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界検出期間の説明図である。
図3及び図4に示すように、電磁誘導方式では、タッチペン100の接触又は近接を検出する。タッチペン100の内部には、共振回路101が設けられている。共振回路101は、コイル102と容量素子103とが並列接続されて構成される。
電磁誘導方式では、送信コイルCTと受信コイルCRが重なって設けられる。送信コイルCTxは、第1方向Dxに長手を有し、受信コイルCRxは、第2方向Dyに長手を有する。受信コイルCRxは、平面視で送信コイルCTxと交差して設けられる。送信コイルCTxは、交流信号源(駆動信号源)に接続され、受信コイルCRxは電圧検出器DET(図2参照)に接続される。
図3に示すように、磁界発生期間では、交流信号源Sから送信コイルCTxに所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波が印加される。これにより、送信コイルCTxに電流が流れ、送信コイルCTxはこの電流変化に応じた磁界M1を発生する。タッチペン100が接触又は近接している場合、送信コイルCTxとコイル102との相互誘導による起電力がコイル102に発生する。これにより、容量素子103が充電される。
次に、図4に示す磁界検出期間では、タッチペン100のコイル102は、共振回路101の共振周波数に応じて変化する磁界M2を発生する。磁界M2が受信コイルCRxを通過することで、受信コイルCRxとコイル102との相互誘導による起電力が受信コイルCRxに発生する。電圧検出器DETには、受信コイルCRxの起電力に応じた電流が流れる。送信コイルCTx及び受信コイルCRxを走査することにより、タッチペン100の検出が行われる。
次に、本実施形態の表示装置1の構成例を詳細に説明する。図5は、第1の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図5に示すように、表示装置1は、画素基板2と、対向基板3と、表示機能層としての液晶層6と、カバー部材50とを備える。対向基板3は、画素基板2の表面に垂直な方向に対向して配置される。また、液晶層6は画素基板2と対向基板3との間に設けられる。
カバー部材50は、対向基板3の表面に設けられる。カバー部材50の第1面50aは、画像が表示される表示面であり、被検出体が接触又は近接する検出面である。本実施形態において、タッチ検出は、第1面50aに直接、接触する被検出体を検出する場合を含む。また、タッチ検出は、第1面50aに保護フィルム(図示しない)等が設けられ、保護フィルムに接触する被検出体を検出する場合も含む。カバー部材50は、接着層55を介して偏光板36と接着される。カバー部材50は、ガラス基板であってもよく、透光性の樹脂材料等を用いたフィルム状の基材であってもよい。第1面50a側の外部から入射した光(外光)は、画素基板2の画素電極25によって反射されて第1面50aから出射する。本実施形態の表示装置1は、この反射光を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置である。
なお、本明細書において、第1面50aと平行な方向を第1方向Dxとし、第1面50aと平行な面において第1方向Dxと交差する方向を第2方向Dyとする。また、第1面50aに垂直な方向を第3方向Dzとする。また、本明細書において、第1基板21に垂直な方向において、第1基板21から第2基板31に向かう方向を「上側」とする。また、第2基板31から第1基板21に向かう方向を「下側」とする。また、「平面視」とは、第1基板21の表面に垂直な方向から見た場合を示す。
画素基板2は、第1基板21と、第2電極24と、画素電極25と、信号線SGLと、絶縁層23、平坦化膜29と、配向膜28とを有する。第2電極24、信号線SGL及び画素電極25は、この順で第1基板21に設けられる。第1基板21は、例えば、ガラス基板が用いられる。なお、第1基板21には、信号線SGLに加え、図示しない回路素子や、ゲート線GCL等の各種配線が設けられる。回路素子は、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子や、容量素子を含む。
画素電極25は、平坦化膜29の上に複数設けられる。配向膜28は、画素電極25と液晶層6との間に設けられる。画素電極25は、例えばアルミニウム(Al)や銀(Ag)等の金属で形成されている。また、画素電極25は、これらの金属材料と、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電材料とを積層した構成としてもよい。画素電極25は、良好な反射率を有する材料が用いられ、外部から入射する光を拡散反射させる反射電極として形成される。
第2電極24は、第1基板21の表面に対して垂直な方向において、第1基板21と画素電極25との間に設けられる。第2電極24は、絶縁層23、平坦化膜29を介して画素電極25と重なって設けられる。これにより、第2電極24と画素電極25との間に保持容量53(図6参照)が形成される。
対向基板3は、第2基板31と、第2基板31の一方の面に設けられたカラーフィルタ32と、共通電極COMLと、配向膜38と、第2基板31の他方の面に設けられた第1電極TDLと、絶縁層35と、偏光板36とを有する。本実施形態において、第2基板31は、例えば、ガラス基板又は樹脂基板である。第1電極TDLは、表示パネル10の検出電極として機能し、又は、受信コイルCRxとして機能する。
カラーフィルタ32は、第1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は第1基板21の上に配置されてもよい。カラーフィルタ32は、例えば、色領域32R(赤色)、色領域32G(緑色)、色領域32B(青色)の3つのフィルタを有する。カラーフィルタ32は、W(白色)のフィルタを含んでいてもよく、或いは5つ以上の異なる色のフィルタを含んでいてもよい。色領域32R、32G、32Bの境界部分に遮光層39が設けられる。遮光層39は、いわゆるブラックマトリクスと呼ばれる着色された樹脂層、或いは金属層である。
共通電極COMLは、第2基板31に対して、第1電極TDLの反対側に設けられ、第1基板21と垂直な方向において、カラーフィルタ32と液晶層6との間に設けられる。共通電極COMLは、透光性の導電材料、例えばITO等で形成されている。
液晶層6は、例えば、ネマティック(Nematic)液晶を含んでいる。液晶層6は、共通電極COMLと画素電極25との間の電圧レベルが変更されることにより、液晶層6を透過する光を副画素SPixごとに変調する。
このような構成により、第1基板21、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、複数の共通電極COML及び複数の第1電極TDLは、この順で重なって設けられる。表示装置1の第1面50a側から入射する入射光は、対向基板3及び液晶層6を透過して画素電極25に到達する。そして、入射光は画素電極25で反射される。画素電極25で反射された光は、液晶層6を透過して副画素SPixごとに変調されて第1面50aから出射される。
また、表示装置1は、外部の光を反射させて表示を行う反射型表示装置であるため、フロントライトやバックライト等の光源は配置されていない。これに限定されず、フロントライトやバックライト等の光源を備えていてもよい。この場合、フロントライトは第1面50a側に設けられる。また、バックライトは、画素基板2の背面、すなわち、第1基板21に対して液晶層6の反対側に設けられる。バックライトを用いる場合、バックライトからの光は画素電極25の間を通過して第1面50aに至る。バックライトからの光は補助光として機能する。
次に表示装置1の表示動作について説明する。図6は、第1の実施形態に係る表示装置の画素配列を表す回路図である。図5に示す第1基板21には、各副画素SPixのスイッチング素子51、各画素電極25に画素信号を供給する信号線SGL、各スイッチング素子Trを駆動する駆動信号を供給するゲート線GCL等の配線が形成されている。
図6に示すように、表示装置1は、マトリクス状に配列された複数の副画素SPixを有している。副画素SPixは、それぞれスイッチング素子51、液晶素子52及び保持容量53を備えている。スイッチング素子51は、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。液晶素子52は、画素電極25と共通電極COMLとの間で発生する液晶容量を含む。保持容量53は、画素電極25と第2電極24との間に形成される容量を用いることができる。これに限定されず、容量素子を設けてもよい。
複数のゲート線GCLは、ゲートドライバ12に接続される。ゲートドライバ12は、ゲート線GCLを順次選択する。ゲートドライバ12は、選択されたゲート線GCLを介して走査信号Vscan(図1参照)をスイッチング素子51のゲートに印加する。これにより、副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)が表示駆動の対象として順次選択される。また、複数の信号線SGLは、ソースドライバ13に接続される。ソースドライバ13は、選択された1水平ラインを構成する副画素SPixに、信号線SGLを介して画素信号Vpixを供給する。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水平ラインずつ表示が行われる。
この表示動作を行う際、駆動回路14(図1参照)は、共通電極COML及び第2電極24に対して表示用の駆動信号Vcomdcを印加する。これにより、各共通電極COML及び第2電極24は、表示動作時には画素電極25に対する共通電極として機能する。本実施形態では、共通電極COML及び第2電極24はゲート線SGLに沿って設けられ、信号線GCLと交差する。なお、これに限定されず、共通電極COML及び第2電極24はゲート線GCLと交差して設けられていてもよい。
上述した図6に示す各副画素SPixに、R、G、Bの3色の色領域32R、32G、32Bが1組として対応付けられ、3色の色領域32R、32G、32Bに対応する副画素SPixを1組として画素Pixが構成される。
次に、共通電極COML及び第1電極TDLの構成と、タッチ検出動作について説明する。図7は、第1の実施形態に係る表示装置を模式的に表す平面図である。図7に示すように、表示装置1には、表示領域Adと、周辺領域Gdとが設けられている。本明細書において、表示領域Adは、画像を表示させるための領域であり、複数の画素Pix(副画素SPix)と重なる領域である。本実施形態において、表示領域Adの長辺に沿った方向を第2方向Dyとし、第2方向Dyと交差する方向を第1方向Dxとする。
図6に示すように、共通電極COMLは、表示領域Adに設けられる。共通電極COMLは、第1方向Dxに長尺に設けられ、第2方向Dyに複数配列されている。第1電極TDLは、表示領域Adに設けられる。第1電極TDLは第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに複数配列される。すなわち、第1電極TDLは、平面視で、共通電極COMLと交差する。共通電極COML、第1電極TDL共に帯状に形成されている。共通電極COMLと第1電極TDLとの交差部分及びその周辺にそれぞれ静電容量が形成される。
第1電極TDLは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線をジグザグ線、波線、或いは、メッシュ状に形成して構成される。なお、第1電極TDLは、共通電極COMLと同様に、ITO等の透光性導電材料を用いてもよい。
図7に示すように、第1基板21及び第2基板31の周辺領域Gdには、フレキシブル基板110が接続される。フレキシブル基板110には、表示パネル10の検出動作を制御するタッチIC49が設けられている。第1電極TDLは、それぞれタッチIC49に電気的に接続される。さらに、第1基板21の周辺領域Gdには、表示パネル10の表示動作を制御する駆動IC19が設けられている。共通電極COMLは、それぞれ駆動IC19に電気的に接続される。図1に示すソースドライバ13、駆動回路14等の各種回路は、駆動IC19に形成されている。駆動IC19と表示領域Adとの間にマルチプレクサ16が形成されている。また、図1に示す第1AFE47A及び第2AFE47Bは、タッチIC49に形成されている。
第1基板21の周辺領域Gdの長辺には、ゲート走査部12A、共通電極走査部14A等の各種回路が設けられている。ゲート走査部12Aは、ゲートドライバ12(図1参照)に含まれる回路であり、ゲート線GCLを順次選択する。共通電極走査部14Aは、共通電極COMLを順次、又は同時に選択する回路である。共通電極走査部14Aは、共通電極COMLと電気的に接続され、駆動IC19からの各種駆動信号を共通電極COMLに供給する。なお、周辺領域Gdのうち、各種回路が設けられた領域を周辺回路領域80とする。
この構成により、相互静電容量方式のタッチ検出を行う場合には、駆動IC19は共通電極COMLに時分割的に第2駆動信号TSVcomを供給する。この場合、共通電極走査部14Aは、複数の共通電極COMLを含む駆動電極ブロックBk(図10参照)を同時に選択して、駆動電極ブロックBkごとに順次、第2駆動信号TSVcomを供給してもよい。そして、共通電極COMLと第1電極TDLとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdetが第1電極TDLからタッチIC49に出力されることにより、被検出体のタッチ検出が行われる。つまり、共通電極COMLは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、第1電極TDLは検出電極E2に対応する。
次に、電磁誘導方式のタッチ検出について説明する。図8は、第1の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図8に示すように、第2電極24は、第1方向Dxに長尺に設けられ、第2方向Dyに複数配列されている。第2電極24は、平面視で共通電極COMLと重なって設けられ、共通電極COMLと同じ方向に長手を有する帯状である。また、信号線SGLは、第1基板21と液晶層6との間に配置される。信号線SGLは、第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに沿って複数並んで設けられる。各共通電極COML及び各第2電極24は、平面視で、複数の信号線SGLに交差する。
第1AFE47A及び第2AFE47Bは、マルチプレクサ48を介して第1電極TDLと電気的に接続される。駆動IC19は、切り替え信号Vssをマルチプレクサ48に供給する。マルチプレクサ48は、切り替え信号Vssに基づいて、第1電極TDLと、第1AFE47A及び第2AFE47Bとの間の接続状態を変更する回路である。マルチプレクサ48は、電磁誘導方式の際に、第1電極TDLと第1AFE47Aとを接続し、相互静電容量方式の際には、第1電極TDLと第2AFE47Bとを接続する。マルチプレクサ48は、第2基板31に設けられていてもよく、タッチIC49に形成されていてもよい。第1AFE47A及び第2AFE47Bからの出力信号は、外部のコントローラ200に供給される。コントローラ200は、例えば、制御基板に実装されたホストICである。
電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、共通電極COMLに第1駆動信号VTPを供給する。共通電極COMLは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。これにより、共通電極COML、タッチペン100及び第1電極TDLの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。第1電極TDLには、タッチペン100との相互誘導により起電力が発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1がマルチプレクサ48を介して第1電極TDLから第1AFE47Aに供給される。これにより、電磁誘導方式のタッチ検出が行われる。
本実施形態において、電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、第2電極24にも第1駆動信号VTPを供給する。また、相互静電容量方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、第2電極24にも第1駆動信号VTPを供給する。つまり、第2電極24は、共通電極COMLと同様に、相互静電容量方式では駆動電極として機能し、電磁誘導方式では送信コイルとして機能する。これにより、相互静電容量方式及び電磁誘導方式のタッチ検出での検出感度を向上させることができる。
共通電極COMLは、表示の際の共通電極、相互容量方式によるタッチ検出の際の駆動電極、及び、電磁誘導方式の際の送信コイルの機能を有する。このため、それぞれの動作に応じて接続状態を変更する必要がある。次に、共通電極COMLの接続構成について説明する。図9は、表示期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。図10は、第1センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。図11は、第2センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。
図9から図11に示すように、複数の共通電極COML1、COML2、…、COMLnが配列されている。なお、以下の説明において、共通電極COML1、COML2、…、COMLnを区別して説明する必要がない場合には、共通電極COMLと表す。
共通電極走査部14Aは、第1配線L1a、L1bと、第2配線L2a、L2bと、スイッチSW1a、SW1b、SW2a、SW2bとを含む。共通電極走査部14Aは、共通電極COMLの一端側と他端側の両方に設けられている。なお、以下の説明では、図9から図11を参照しつつ、共通電極COMLの一端を左端とし、他端を右端と表す。共通電極COMLの左端側に第1配線L1aと第2配線L2aとが設けられ、右端側に、第1配線L1bと第2配線L2bとが設けられる。
スイッチSW1aは、共通電極COMLの左端と第1配線L1aとの間に設けられる。スイッチSW2aは、共通電極COMLの左端と第2配線L2aとの間に設けられる。スイッチSW1a及びスイッチSW2aは、それぞれの共通電極COMLの左端に並列に接続される。また、スイッチSW1bは、共通電極COMLの右端と第1配線L1bとの間に設けられる。スイッチSW2bは、共通電極COMLの右端と第2配線L2bとの間に設けられる。スイッチSW1b及びスイッチSW2bは、共通電極COMLの右端に並列に接続される。
駆動IC19は、第1配線L1a、L1b及び第2配線L2a、L2bを介して、各種信号を共通電極COMLに供給する。駆動回路14(図1参照)は、表示駆動信号供給部14a、検出駆動信号供給部14b、第1電圧供給部14c及び第2電圧供給部14dを含む。これらの各供給部は、駆動IC19に搭載されている。
表示駆動信号供給部14aは、第2配線L2a、L2bを介して、表示用の駆動信号Vcomdcを共通電極COMLに供給する。検出駆動信号供給部14bは、第1配線L1a、L1bを介して、検出用の第2駆動信号TSVcomを共通電極COMLに供給する。第1電圧供給部14cは、第1配線L1a、L1bを介して、第1電位を有する直流の第1電圧VTPHを共通電極COMLに供給する。第2電圧供給部14dは、第2配線L2a、L2bを介して、第1電位よりも小さい第2電位を有する直流の第2電圧VTPLを共通電極COMLに供給する。
図9に示すように、画像を表示する表示期間Pdでは、制御部11からの制御信号に応じて、全てのスイッチSW1a、SW1bがオフになり、全てのスイッチSW2a、SW2bがオンになる。これにより、全ての共通電極COMLは第1配線L1a、L1bと遮断され、全ての共通電極COMLの左端に第2配線L2aが接続され、右端に第2配線L2bが接続される。
これにより、表示期間Pdでは、表示駆動信号供給部14aは、第2配線L2a、L2bを介して、全ての共通電極COMLに表示用の駆動信号Vcomdcを供給する。なお、これに限定されず、表示駆動信号供給部14aは、表示駆動の対象となる1水平ラインと重なる共通電極COMLに、時分割的に駆動信号Vcomdcを供給してもよい。
図10に示すように、電磁誘導方式のタッチ検出を行う第1センサ期間Pemでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW1a、SW1b、スイッチSW2a、SW2bが動作し、駆動電極ブロックBkが選択される。具体的には、共通電極COML2、COML3、COML4、COML6、COML7、COML8が駆動電極ブロックBKとして選択される。それ以外の共通電極COMLは、非選択電極ブロックNBkである。共通電極COML4と共通電極COML6との間の領域は、被検出体を検出する検出領域Aemである。
非選択電極ブロックNBkの共通電極COMLでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW1a、SW1b及びスイッチSW2a、SW2bがオフになる。これにより、非選択電極ブロックNBkの共通電極COMLは、フローティング状態となる。
共通電極COML2、COML3、COML4の左側では、SW1aはオフになり、スイッチSW2aはオンになる。これにより、共通電極COML2、COML3、COML4の左端は、第2配線L2aと電気的に接続される。共通電極COML2、COML3、COML4の右側では、スイッチSW1bはオンになり、スイッチSW2bはオフになる。これにより、共通電極COML2、COML3、COML4の右端は、第1配線L1bと電気的に接続される。
共通電極COML6、COML7、COML8の左側では、スイッチSW1aはオンになり、スイッチSW2aはオフになる。これにより、共通電極COML6、COML7、COML8の左端は、第1配線L1aと電気的に接続される。共通電極COML6、COML7、COML8の右側では、スイッチSW1bはオフになり、スイッチSW2bはオンになる。これにより、共通電極COML6、COML7、COML8の右端は、第2配線L2bと電気的に接続される。
これにより、制御部11からの制御信号に応じて、第1センサ期間Pemに、少なくとも1つの共通電極(共通電極COML6、COML7、COML8)の左端側に第1電圧供給部14cが接続され、右端側に第2電圧供給部14dが接続される。また、少なくとも1つの共通電極の他の共通電極(共通電極COML2、COML3、COML4)の左端側に第2電圧供給部14dが接続され、右端側に第1電圧供給部14cが接続される。
第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを共通電極COML2、COML3、COML4の左端に供給する。また、第1電圧供給部14cは、第1配線L1bを介して、第1電圧VTPHを共通電極COML2、COML3、COML4の右端に供給する。これにより、共通電極COML2、COML3、COML4の左端と右端とで電位差が生じ、電流I1が右端から左端に向かう方向に流れる。第1電圧VTPH及び第2電圧VTPLは、いずれも直流の電圧信号である。各スイッチの動作を所定の周波数で切り替えることで、交流の電圧信号である第1駆動信号VTPが形成される。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを共通電極COML6、COML7、COML8の左端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2bを介して、第2電圧VTPLを共通電極COML6、COML7、COML8の右端に供給する。これにより、共通電極COML6、COML7、COML8の左端と右端とで電位差が生じ、電流I2が左端から右端に向かう方向に流れる。
このようにスイッチSW1a、SW2a、SW1b、SW2bの動作を切り替えることにより、共通電極COMLの両端に供給される第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとが変更される。これにより、共通電極COMLに第1駆動信号VTPが供給される。電流I1、I2により磁界が発生する。
電流I1と電流I2とは互いに反対方向に流れる。このため、電流I1により発生する磁界と、電流I2により発生する磁界は、検出領域Aemで重なり合う。電流I1と電流I2とを反対方向に流すことにより、検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。電流I1と電流I2とにより発生する磁界が、図3に示す電磁誘導方式の磁界発生期間に発生する磁界M1に相当する。また、駆動電極ブロックBkに含まれる共通電極COML2、COML3、COML4、COML6、COML7、COML8が送信コイルCTxに相当する。
制御部11は、共通電極COML1から共通電極COMLnを、順次選択する。これにより、電磁誘導方式により、表示領域Adの全体のタッチ検出が行われる。図10に示すように、周辺領域Gdにも共通電極COML1、COML2、COML3、COMLnが設けられている。これにより、表示領域Adの周縁部においても磁界を発生させることができる。この場合、共通電極COML1、COML2、COML3、COMLnは、検出領域Aemとは重ならない位置に設けられる。
図10に示す例に限定されず、検出領域Aemの一方に配置された1つ又は2つの共通電極COMLと、他方に配置された1つ又は2つの共通電極COMLとで送信コイルCTxを形成してもよい。検出領域Aemの一方に配置された4つ以上の共通電極COMLと、他方に配置された4つ以上の共通電極COMLとで送信コイルCTxを形成してもよい。また、これらの数が同数ではなく、一方の共通電極COMLの数が他方の共通電極COMLの数と異なる構成も採用可能である。
図11に示すように、相互静電容量方式のタッチ検出を行う第2センサ期間Pesでは、制御部11からの制御信号に応じて、駆動電極ブロックBkの共通電極COMLの両端に接続されたスイッチSW1a、SW1bがオンになる。また、スイッチSW2a、SW2bがオフになる。これにより、駆動電極ブロックBkが選択される。非選択電極ブロックNBkでは、共通電極COMLの両端に接続されたスイッチSW2a、SW2bがオンになり、スイッチSW1a、SW1bがオフになる。
検出駆動信号供給部14bは、第1配線L1a、L1bを介して、交流電圧信号である第2駆動信号TSVcomを駆動電極ブロックBkの共通電極COMに供給する。また、表示駆動信号供給部14aは、第2配線L2a、L2bを介して、直流電圧信号である駆動信号Vcomdcを非選択電極ブロックNBkの共通電極COMLに供給する。制御部11は、表示領域Adに設けられた共通電極COMLを、順次選択する。なお、第2センサ期間Pesでは、第2電圧供給部14dが、非選択電極ブロックNBkに直流電圧信号である第2電圧VTPLを供給する構成も採用可能である。
図12は、第1センサ期間での共通電極の接続構成の他の例を示す回路図である。図12に示すように、共通電極COML6、COML7、COML8の右側では、スイッチSW1bはオンになり、スイッチSW2bはオフになる。共通電極COML6、COML7、COML8の左側のスイッチSW1b、スイッチSW2b及び共通電極COML2、COML3、COML4に接続されたスイッチSW1a、SW1b、スイッチSW2a、SW2bの動作は、図10に示す例と同様である。
駆動IC19の各供給部は、共通電極COMLの他端側に配置された第1配線L1b及び第2配線L2bには、各種信号を供給しない。
このような構成により、共通電極COML2、COML3、COML4の右端と、共通電極COML6、COML7、COML8の右端とは、スイッチSW1b及び第1配線L1bを介して電気的に接続される。すなわち、共通電極COML2、COML3、COML4と、第1配線L1bと、共通電極COML6、COML7、COML8とは、検出領域Aemを囲んでループ状に接続される。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを共通電極COML6、COML7、COML8の左端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを共通電極COML2、COML3、COML4の左端に供給する。これにより、電流I3が共通電極COML2、COML3、COML4から共通電極COML6、COML7、COML8に流れる。電流I3により検出領域Aemを通る磁界が発生する。
このように、複数の共通電極COMLのうち、一対の共通電極(共通電極COML2、COML3、COML4と共通電極COML6、COML7、COML8)の同側の端部を接続するスイッチSW1bが設けられている。制御部11は、第1センサ期間Pemに、スイッチSW1b、SW2bの動作により一対の共通電極COMLどうしを接続する。また、制御部11は、第1センサ期間Pemとは異なる期間、例えば表示期間PdにスイッチSW1b、SW2bの動作により一対の共通電極COMLどうしを非接続状態とする。
このような構成であっても、共通電極COMLは、第1センサ期間Pemに送信コイルCTxを構成する。また、共通電極COML2、COML3、COML4を流れる電流I3の向きと、共通電極COML6、COML7、COML8を流れる電流I3の向きとが互いに反対になる。これにより検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。したがって、電磁誘導方式の検出感度を高めることができる。
図13は、第1センサ期間での共通電極の接続構成の他の例を示す回路図である。本変形例では、共通電極COMLの右側では、第1配線L1b及び第2配線L2bにグランド電位GNDが供給される。共通電極COML2、COML3、COML4の右端は、スイッチS2bを介して第2配線L2bに接続される。共通電極COML2、COML3、COML4及び共通電極COML6、COML7、COML8の左側では、各スイッチの動作は、図12に示す例と同様である。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを共通電極COML6、COML7、COML8の左端に供給する。第1電圧VTPHとグランド電位GNDとの電位差により、共通電極COML6、COML7、COML8の左端から右端に向かって電流I3が流れる。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを共通電極COML2、COML3、COML4の左端に供給する。なお、図10、図12に示す例では、第2電圧VTPLは実質的にグランド電位GNDと同じ電位を有する。これに対し、本変形例では、第2電圧VTPLは、グランド電位GNDよりも小さい負の電位を有する。このように、第2電圧供給部14dは、負の電位を有する第2電圧VTPLを供給することも可能である。図13に示すように、第2電圧VTPLとグランド電位GNDとの電位差により、共通電極COML2、COML3、COML4の右端から左端に向かって電流I3が流れる。電流I3により検出領域Aemを通る磁界が発生する。このような構成であっても、共通電極COMLは、第1センサ期間Pemに送信コイルCTxを構成する。
図14は、第1電極の構成を示す平面図である。図14には、複数の第1電極TDLのうち、6つの第1電極TDL1、TDL2、TDL3、TDL4、TDL5、TDL6を示す。なお、以下の説明において第1電極TDL1、TDL2、TDL3、TDL4、TDL5、TDL6を区別して説明する必要がない場合には、第1電極TDLと表す。
第1電極TDLは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線がメッシュ状に形成されている。隣り合う第1電極TDLの間にダミー電極TDLdが設けられる。ダミー電極TDLdは、第1電極TDLと類似したメッシュ状の金属細線で構成される。ダミー電極TDLdは、スリットSLにより第1電極TDLと離隔しており、また、配線L3、L4、L5とも接続されていない。つまり、ダミー電極TDLdはフローティング状態となっている。このような構成により、第1電極TDLが設けられた部分と、ダミー電極TDLdが設けられた部分との光の透過率の差が低減される。
第1電極TDL1の他端fnと、第1電極TDL2の他端fnとは、配線L3により接続されている。第1電極TDL3の他端fnには配線L4が接続されている。また、第1電極TDL1の一端Snと、第1電極TDL3の一端Snとは、配線L5により接続されている。配線L3又は配線L4のいずれか一方が、マルチプレクサ48(図8参照)を介して第1AFE47A及び第2AFE47Bに接続される。配線L3又は配線L4の他方は図示しないグランドに接続される。第1電極TDL4、TDL5、TDL6も同様の構成となっている。
このように、第1電極TDL1、配線L5及び第1電極TDL3は、ダミー電極TDLd及び第1電極TDL2を囲んでループ状に接続される。これにより、第1電極TDL1、配線L5及び第1電極TDL3は、電磁誘導方式における受信コイルCRxを構成する。具体的には、タッチペン100(図4参照)からの磁界M2が、第1電極TDL1、配線L5及び第1電極TDL3で囲まれた領域を通過した場合、磁界M2の変化に応じた起電力が、第1電極TDL1、配線L5及び第1電極TDL3に発生する。この起電力に応じた信号が第1AFE47Aに供給される。これにより、タッチペン100を検出することができる。
静電容量方式では、第1電極TDL1、TDL2、TDL3が互いに電気的に接続されており、1つの検出電極ブロックとして機能する。第1電極TDL1、TDL2、TDL3は、共通電極COMLとの間の容量変化に応じた信号を第2AFE47Bに供給する。これにより、指等の被検出体を検出することができる。
図15は、第1電極の構成の他の例を示す説明図である。図15に示すように、第1電極TDLの一端Sn側にスイッチ回路48Aが設けられ、第1電極TDLの他端fn側にマルチプレクサ48が設けられる。スイッチ回路48Aは、第1電極TDLの同じ側の一端Snどうしの接続と遮断とを切り替える。なお、図15では図面を見やすくするために第1電極TDLを模式的に示し、またダミー電極TDLd(図14参照)を省略して示す。本変形例においても、第1電極TDLは、図14と同様に、メッシュ状に形成された金属細線で構成される。
スイッチ回路48Aは、複数の配線L6と、スイッチSW3aと、スイッチSW3bとを含む。スイッチSW3aは、第1電極TDLの一端Snと配線L6との間に設けられる。スイッチSW3bは、複数の配線L6の間に設けられる。また、第1電極TDLの他端fnは、それぞれ配線L7を介してマルチプレクサ48に接続される。
電磁誘導方式では、制御部11からの制御信号に応じて、一対の第1電極TDL1及び第1電極TDL3に接続されたスイッチSW3aはオンになる。また第1電極TDL2に接続されたスイッチSW3aはオフになる。これにより、スイッチ回路48Aは、一対の第1電極TDL1と第1電極TDL3の同じ側の一端Snどうしを、配線L6を介して電気的に接続する。
第1電極TDL1、配線L6及び第1電極TDL3は、ループ状に接続されて、電磁誘導方式における受信コイルCRxとして機能する。第1電極TDL4、配線L6及び第1電極TDL6も同様である。
マルチプレクサ48は、第1電極TDL1及び第1電極TDL3のいずれか一方の他端fnと第1AFE47Aとを接続する。これにより一対の第1電極TDL1及び第1電極TDL3に生じた起電力に応じた信号が、第1AFE47Aに供給される。
一方、第2センサ期間Pesでは、全てのスイッチSW3a及びスイッチSW3bがオフになる。これにより、第1電極TDLの一端Snどうしが遮断される。マルチプレクサ48は、それぞれの第1電極TDLの他端fnを、第2AFE47Bに接続する。各第1電極TDLは、共通電極COMLとの間の容量変化に応じた信号を第2AFE47Bに供給する。これにより、指等の被検出体を検出することができる。
本変形例では、1つのスイッチSW3bのみ示しているが、隣り合う第1電極TDLの間にそれぞれスイッチSW3bを設けてもよい。制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW3a、SW3bの動作を切り替えることにより、受信コイルCRxを構成する第1電極TDLを適宜変更することができる。
次に、第2電極24と共通電極COMLとの接続構成について説明する。図16は、共通電極と第2電極の接続構成を説明するための断面図である。図17は、第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図18は、共通電極及び導通部を模式的に示す平面図である。
図16は、表示領域Adの最外周の1画素分と、これに隣接する周辺領域Gdを示している。図16に示すように、画素基板2では、第1基板21の上に、スイッチング素子Tr、画素電極25、第2電極24、接続電極72、絶縁層23、平坦化膜29、配向膜28等が設けられている。配向膜28は、表示領域Adで画素電極28を覆って設けられる。また、配向膜28は、周辺領域Gdで導通部81と重ならない領域に設けられ、導電層71の一部と重なっている。スイッチング素子Trは、ゲート電極64、ソース電極62、半導体層61及びドレイン電極63を含む。ゲート電極64はゲート線GCLと同層に設けられ、ゲート線GCLの一部分がゲート電極64として用いられてもよい。ソース電極62は信号線SGLと同層に設けられ、信号線SGLの一部がソース電極62として用いられてもよい。
画素電極25は、平坦化膜29に設けられたコンタクトホールを介してドレイン電極63と接続される。第2電極24は、ゲート電極64(ゲート線GCL)と同層に設けられる。図17に示すように、第2電極24は、接続電極72と電気的に接続される。
対向基板3では、第2基板31の一方の面にカラーフィルタ32が設けられる。また、第2基板31の周辺領域Gdには、加飾層37が設けられる。オーバーコート層34は、カラーフィルタ32と加飾層37を覆って設けられる。共通電極COMLは、オーバーコート層34と液晶層6との間に設けられる。また、第2基板31の他方の面に第1電極TDLが設けられる。共通電極COMLは、表示領域Adから周辺領域Gdまで連続して設けられる。ここで、共通電極COMLのうち、周辺領域Gdに設けられた部分を接続部COMLaとする。配向膜38は、表示領域Adで共通電極COMLを覆って設けられる。また、配向膜38は、周辺領域Gdで導通部81と重ならない領域に設けられ、接続部COMLaの一部と重なっている。
周辺領域Gdには、第1基板21と第2基板31との間に導通部81が設けられている。導通部81は、第1基板21と第2基板31との間を封止するシール部である。導通部81は、封止材に分散された複数の導電粒子82を含む。導通部81は、平坦化膜29を介して周辺回路領域80の上側に設けられる。
導電層71は接続電極72と接続される。導電層71は、例えばITO等の透光性を有する導電性材料である。また、導通部81の導電粒子82を介して接続部COMLaと導電層71が接続されている。これにより、共通電極COMLと第2電極24とが電気的に接続される。
ここで、導通部81の中央部よりも外側で、第2基板31の外周までの領域を領域A51とする。接続部COMLaは、表示領域Adと周辺領域Gdの境界から、領域A51まで設けられていることが好ましい。これにより、接続部COMLaは、導通部81と電気的に接続される。また、第1電極TDLのうち周辺領域Gdに設けられた端部TDLaよりも外側で、第2基板31の外周までの領域を領域A52とする。接続部COMLaは、領域A52まで設けられていることが好ましい。こうすれば、周辺回路領域80と第1電極TDLとの間に接続部COMLaが設けられる。このため、接続部COMLaは、周辺回路領域80からのノイズをシールドすることができる。
図17に示すように、第2電極24は、保持容量形成部24aと、配線24bとを含む。保持容量形成部24aは、ドレイン電極63と重なって設けられ、ドレイン電極63との間に保持容量を形成する。配線24bは、第1方向Dxに配列された保持容量形成部24a同士を接続する。このような構成により、第2電極24は、全体として第1方向Dxに長手を有する長尺状に形成される。つまり、第2電極24は、図18に示す共通電極COMLと同じ方向に長手を有する。また、図18に示すようにカラーフィルタ32の色領域32R、32G、32Bは、平面視で共通電極COMLと交差する。
図17及び図18に示すように、接続電極72は、第2方向Dyに配列された複数の共通電極COMLにそれぞれ対応して設けられる。つまり、接続電極72は、共通電極COMLと導通部81を介して1対1の関係で接続される。1つの共通電極COMLと重なって設けられた複数の第2電極24は、1つの接続電極72に接続される。第2方向Dyに隣り合う共通電極COMLどうしは、スリットSLCにより分離される。ここでスリットSLCの幅は、導電粒子82の径よりも大きい。これにより、隣り合う共通電極COMLどうしは、電気的に離隔される。
図18に示すように、複数の共通電極COMLのうち、1つの共通電極COMLが駆動電極ブロックBkとして選択される。駆動電極ブロックBk以外の共通電極COMLは非選択電極ブロックNBkである。上述したように、駆動IC19(図11参照)は、各種駆動信号を駆動電極ブロックBkに供給する。
図17に示すように、駆動電極ブロックBkと重なって対向する複数の第2電極24は、導通部81を介して駆動電極ブロックBkと電気的に接続される。これにより、複数の第2電極24は、第2電極ブロックBkCsとして、駆動電極ブロックBkと一体に機能する。第2電極ブロックBkCsには、駆動電極ブロックBkに供給される各種駆動信号と同じ信号が供給される。
つまり、図10に示す第1センサ期間Pemでは、共通電極COML2、COML3、COML4、COML6、COML7、COML8と重なって対向する複数の第2電極24も送信コイルCTxとして機能する。すなわち、第2電極24は、駆動IC19から第1電圧VTPH及び第2電圧VTPLが供給されて磁界M1を発生する。第2電極24から発生する磁界は、検出領域Aemで、共通電極COMLから発生する磁界と重なり合う。
また、図11に示す第2センサ期間Pesでは、駆動電極ブロックBkと重なる複数の第2電極24にも、駆動IC19から第2駆動信号TSVcomが供給される。これらの第2電極24も第1電極TDLとの間に静電容量を形成する。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出での検出感度を向上させることができる。
ここで、駆動電極ブロックBkの共通電極COMLはITOで形成されているのに対し、第2電極ブロックBkCsの第2電極24は金属により形成される。このため、第2電極24は共通電極COMLに比べ著しく低抵抗である。これにより、駆動電極として第2電極24を用いることにより、交流矩形波である第1駆動信号VTPや第2駆動信号TSVcomの鈍りを抑制することができる。係る点を図19を参照して説明する。
図19は、駆動電極に入力されるパルス波を説明するための説明図である。図19に示す第1パルス波PW1、第2パルス波PW2及び第3パルス波PW3は、第1駆動信号VTPや第2駆動信号TSVcomに含まれる複数のパルス波のうち、1つのパルス波を例示している。第1パルス波PW1は、駆動電極に入力されるパルス波の理想状態の波形を示す。第2パルス波PW2は、ITOにより形成される共通電極COMLのみを駆動電極として用いた場合の波形を示す。ITOは抵抗が大きいため、交流矩形波が入力されると、第1パルス波PW1に比べ波形が鈍ってしまう。特に立下りで鈍りが大きくなる。
これに対し、第3パルス波PW3は、ITOで形成された共通電極COMLに、第2電極24を組み合わせて駆動電極として用いた場合の波形を示す。第2電極24は金属であり、且つ、各画素Pix(副画素SPix)の保持容量を形成する保持容量形成部24aを有して大面積である。このため、ITOと比較して第2電極24の抵抗は著しく小さい。これによって、駆動電極全体としての応答性が向上し、第2パルス波PW2に比べ、第3パルス波PW3の特に立下りが急峻になる。これにより、本実施形態においては、電磁誘導方式、相互静電容量方式のいずれの場合であっても駆動信号の応答性が高められ、検出感度が向上する。
なお、第2電極24と、検出電極である第1電極TDLとの間に共通電極COMLや画素電極25が存在することとなる。この場合であっても、共通電極COMLは、第2電極24と同じ信号が供給され、画素電極25は実質的にフローティング状態である。このため、共通電極COML及び画素電極25は、第2電極24と同じ相で振られることとなり、これらが第2電極24の駆動電極としての機能を阻害することを抑制できる。
図20は、第1の実施形態に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。表示装置1は、タッチ検出動作(検出期間)及び表示動作(表示期間)を時分割に行う。タッチ検出動作及び表示動作はどのように分けて行ってもよい。例えば、表示パネル10の1フレーム期間、すなわち、1画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、タッチ検出及び表示をそれぞれ時分割に行う方法について説明する。
図20に示すように、複数の表示期間Pdと、第1センサ期間Pemと第2センサ期間Pesとが交互に配置される。
表示期間Pdにおいて、上述した表示動作が実行される。図9に示したように、全ての共通電極COMLが、駆動電極ブロックBkとして選択される。駆動IC19は、第2配線L2a、L2bを介して、駆動信号Vcomdcを駆動電極ブロックBkに供給する。同じ期間で、駆動電極ブロックBkと対向する第2電極ブロックBkCsにも駆動信号Vcomdcが供給される。
第1センサ期間Pemでは、図10に示したように、駆動IC19は、第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとを駆動電極ブロックBkの両端に交互に供給する。これにより、駆動電極ブロックBkに第1駆動信号VTPが供給される。同じ期間で、駆動電極ブロックBkと重なって対向する第2電極ブロックBkCsにも同じ第1駆動信号VTPが供給される。また、非選択電極ブロックNBk及び非選択第2電極ブロックNBkCsは、第1駆動信号VTPが供給されずフローティング状態となる。
このように、第1センサ期間Pemでは、第2基板31(図5、図16参照)に設けられた共通電極COMLに加え、第1基板21に設けられた第2電極24も同時に駆動される。これにより、磁界M2の強度を高めることができる。
なお、図20に示すように、第1電圧VTPHは、電位V3を有する電圧信号である。第2電圧VTPLは、電位V3よりも小さい電位V2を有する電圧信号である。駆動信号Vcomdcは、電位V2よりも小さい電位V1を有する電圧信号である。
第2センサ期間Pesでは、図11に示したように、駆動IC19は、駆動電極ブロックBkに第2駆動信号TSVcomを供給する。同じ期間で、駆動電極ブロックBkと重なって対向する第2電極ブロックBkCsにも同じ第2駆動信号TSVcomが供給される。また、非選択電極ブロックNBk及び非選択第2電極ブロックNBkCsは、駆動信号Vcomdcが供給される。非選択電極ブロックNBk及び非選択第2電極ブロックNBkCsは、固定された電位であればよく、第2電圧VTPLが供給されてもよい。
図21は、第1の実施形態の変形例に係る第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図21では、共通電極COMLを二点鎖線で示している。また、図21では、図面を見やすくするために、1つの共通電極COMLに重なって1つの第2電極24Aを示している。ただし、実際には、図17及び図18に示したように1つの共通電極COMLに重なって複数の第2電極24Aが設けられている。
図21に示すように、本変形例の表示装置1Aでは、周辺領域Gdに第1配線L1b及び第2配線L2bが設けられている。第2電極24Aと第1配線L1bとの間にスイッチSW4aが設けられている。第2電極24Aと第2配線L2bとの間にスイッチSW4cが設けられている。また、共通電極COMLは、導通部81を介して接続電極72に電気的に接続される。接続電極72と第1配線L1bとの間にスイッチSW4bが設けられている。接続電極72と第2配線L2bとの間にスイッチSW4dが設けられている。
スイッチSW4a、SW4b、SW4c、SW4dは、制御部11からの制御信号に応じて、オンとオフとが切り換えられる。スイッチSW4a、SW4b、SW4c、SW4dの動作により、共通電極COMLと第2電極24Aとがそれぞれ個別に駆動される。なお、図示は省略するが、図9から図11と同様に、共通電極COML及び第2電極24Aの両端に、これらのスイッチ及び配線が設けられる。
本変形例では、電磁誘導方式のタッチ検出の際に、スイッチSW4a、SW4cのいずれか一方がオンになり、スイッチSW4b、SW4dがオフになる。これにより、第2電極24Aは第1配線L1b又は第2配線L2bのいずれか一方に接続され、駆動IC19から第1駆動信号VTPが供給される。る。また、共通電極COMLは、第1配線L1b及び第2配線L2bと遮断される。電磁誘導方式のタッチ検出では、第2電極24Aのみが送信コイルCTxとして駆動され、共通電極COMLは、フローティング状態となる。
相互静電容量方式のタッチ検出の際にも、各スイッチは同様に動作する。すなわち、相互静電容量方式のタッチ検出では、第2電極24Aのみが駆動電極として駆動され、共通電極COMLはフローティング状態となる。
図22は、第1の実施形態の変形例に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。表示期間Pdでは、図20に示す例と同様に表示動作が実行される。第1センサ期間Pemでは、スイッチSW4a、SW4c(図21参照)の動作により、駆動IC19は、第1配線L1b又は第2配線L2bを介して、第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとを第2電極ブロックBkCsの両端に交互に供給する。これにより、第2電極ブロックBkCsに第1駆動信号VTPが供給される。
非選択第2電極ブロックNBkCsでは、図21に示すスイッチSW4a、SW4cがオフになる。これにより、非選択第2電極ブロックNBkCsは、第1駆動信号VTPが供給されずフローティング状態となる。同じ期間で、スイッチSW4b、SW4dがオフになる。これにより、第2電極ブロックBkCsと重なって対向する駆動電極ブロックBk及び非選択電極ブロックNBkは、第1駆動信号VTPが供給されずフローティング状態となる。このように、第1センサ期間Pemでは、第2電極24のみが送信コイルCTxとして駆動される。
第2センサ期間Pesでは、スイッチSW4aの動作により、駆動IC19は、第1配線L1bを介して、第2電極ブロックBkCsに第2駆動信号TSVcomを供給する。また、非選択第2電極ブロックNBkCsは、スイッチSW4a、4cの動作により、フローティング状態となる。同じ期間で、スイッチSW4b、SW4dがオフになり第2電極ブロックBkCsと重なる駆動電極ブロックBk及び非選択電極ブロックNBkは、フローティング状態となる。非選択電極ブロックNBk及び非選択第2電極ブロックNBkCsは、固定された電位であればよく、第2電圧VTPLが供給されてもよい。
(第2の実施形態)
図23は、第2の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図24は、第2の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態の表示装置1Bは、第1基板21、信号線SGL、第2電極24、画素電極25、表示機能層としての液晶層6、共通電極COML及び第1電極TDLは、この順で重なって設けられる。言い換えると、第1基板21の表面に垂直な方向において、第1基板21と第2電極24との間に信号線SGLが設けられる。
本実施形態において、共通電極COML及び第1電極TDLの構成は、第1の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。また、図16から図18に示した例と同様に、共通電極COMLと第2電極24は、導通部81を介して電気的に接続される。本実施形態においても、共通電極COML及び第2電極24は、電磁誘導方式のタッチ検出で第1駆動信号VTPが供給され、相互静電容量方式のタッチ検出で第2駆動信号TSVcomが供給される。また、第1電極TDLは、電磁誘導方式のタッチ検出で第1検出信号Vdet1を出力し、相互静電容量方式のタッチ検出で第2検出信号Vdet2を出力する。
図24に示すように、第1基板21の上にスイッチング素子Trが設けられる。平坦化膜29は、ソース電極62(信号線SGL)及びドレイン電極63を覆って設けられる。第2電極24Aは、平坦化膜29の表面に設けられる。絶縁層58は、第2電極24Aを覆って設けられる。画素電極25は、絶縁層58の上に設けられる。画素電極25は、コンタクトホールH3、H4を介してドレイン電極63と電気的に接続される。
第2電極24Aは、第1基板21の表面に対して垂直な方向において、絶縁層58を介して画素電極25と重なって設けられる。これにより、第2電極24Aと画素電極25との間に保持容量が形成される。
第2電極24Aは、金属層26aと、金属層26aを覆う透光性導電層26bとを含む。金属層26aは、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料が用いられる。透光性導電層26bは、例えばITOが用いられる。
本実施形態では、第2電極24Aは、スイッチング素子Trと異なる層に設けられる。このため、ゲート線GCL、信号線SGL等の制約が少なく、第2電極24Aの形状や面積を大きく形成することができる。これにより、第2電極24Aと画素電極25との対向面積を大きくして保持容量を大きくすることができる。また、第1の実施形態と同様、第1駆動信号VTP及び第2駆動信号TSVcomに対する応答性が向上する。
(第3の実施形態)
図25は、第3の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。本実施形態の表示装置1Cにおいて、第1基板21、第2電極24B、信号線SGL、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、複数の共通電極COMLA及び複数の第1電極TDLAは、この順で重なって設けられる。共通電極COMLAは、第2方向Dyに長尺に設けられ、第1方向Dxに複数配列されている。また、第1電極TDLAは、第1方向Dxに長尺に設けられ、第2方向Dyに複数配列される。本実施形態においても、第1電極TDLAは、平面視で、共通電極COMLAと交差する。共通電極COMLA、第1電極TDLA共に帯状に形成されている。
信号線SGLは、第1基板21の表面に垂直な方向において、第1基板21と液晶層6との間に配置される。信号線SGLは、第2方向Dyに長尺に設けられ、第1基板21の第2方向Dyに沿う一方の辺から他方の辺に亘って、複数並んで設けられる。本実施形態では、共通電極COMLA及び第2電極24Bは、平面視で、複数の信号線SGLに沿って設けられる。
電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、共通電極COMLA、信号線SGL及び第2電極24Bに第1駆動信号VTPを供給する。つまり、共通電極COMLAに加え、信号線SGL及び第2電極24も電磁誘導方式での送信コイルCTxとして機能する。
相互静電容量方式のタッチ検出の際、駆動IC19は共通電極COMLA、信号線SGL及び第2電極24Bに、時分割的に第2駆動信号TSVcomを供給する。これにより、共通電極COMLAに加え、信号線SGL及び第2電極24Bも相互静電容量方式のタッチ検出での駆動電極として機能する。そして、共通電極COMLA、信号線SGL及び第2電極24Bと、第1電極TDLAとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が、マルチプレクサ48を介して第1電極TDLAから第2AFE47Bに供給される。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出が行われる。
本実施形態では、共通電極COMLA、信号線SGL及び第2電極24Bが、電磁誘導方式及び相互静電容量方式において、同時に駆動される。このため、相互静電容量方式及び電磁誘導方式のタッチ検出での検出感度を向上させることができる。
次に、共通電極COMLAの接続構成について説明する。図26は、表示期間での共通電極の接続構成を説明するための回路図である。図27は、第1センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。図28は、第2センサ期間での共通電極の接続構成を示す回路図である。なお、図26から図28では、5つの共通電極COMLA1、COMLA2、COMLA3、COMLA4、COMLA5を示す。ただし、これらを区別して説明する必要がない場合には、共通電極COMLAと表す。
図26から図28に示すように、表示用の駆動信号Vcomdcは、配線L11を介して共通電極COMLAに供給される。また、第2電圧VTPLは配線L12を介して共通電極COMLA及び信号線SGLに供給される。第1電圧VTPHは、配線L13を介して共通電極COMLA及び信号線SGLに供給される。配線L14は、共通電極COMLAと配線L11、L12、L13とを接続する。配線L15は、共通電極COMLAの同じ側の端部どうしを接続する。
スイッチS1は、配線L11と共通電極COMLAとの間に設けられる。スイッチS2は、配線L15と共通電極COMLAとの間に設けられる。走査信号Vscan(図1参照)の高レベル電圧VGHは、スイッチS3を介してゲート線GCLに供給される。走査信号Vscanの低レベル電圧VGLは、スイッチS4を介してゲート線GCLに供給される。画素信号Vpixは、スイッチS5を介して信号線SGLに供給される。
スイッチS6は、信号線SGLと共通電極COMLAとの間に設けられる。スイッチS7は、配線L11と配線L14(共通電極COMLA)との間に設けられる。スイッチS8は、配線L12と配線L14(共通電極COMLA)との間に設けられる。スイッチS9は、配線L13と配線L14(共通電極COMLA)との間に設けられる。スイッチS10は、スイッチS6の反対側で信号線SGLと共通電極COMLAとの間に設けられる。スイッチS6及びスイッチS10は、それぞれ信号線SGLと共通電極COMLAとの同側の端部どうしの接続と遮断とを切り替える。
図26に示すように、表示期間Pdにおいて、スイッチS1及びスイッチS7がオンになる。これにより共通電極COMLAの一端はスイッチS1を介して配線L11と接続され、他端は配線L14、スイッチS7を介して配線L11と接続される。これにより、表示用の駆動信号Vcomdcは、配線L11を介して共通電極COMLAに供給される。このように、共通電極COMLAの両端に表示用の駆動信号Vcomdcが供給される。
ゲート線GCLに接続されたスイッチS3とスイッチS4とは、互いに反転した動作を行う。スイッチS3は順次オンとなり、選択されたゲート線GCLに走査信号Vscanの高レベル電圧VGHが供給される。なお、選択されていないゲート線GCLには、低レベル電圧VGLが供給される。また、スイッチS5はオンとなり、信号線SGLに画素信号Vpixが供給される。
表示期間Pdにおいて、スイッチS6及びスイッチS10はオフとなり、信号線SGLは共通電極COMLAと遮断される。また、スイッチS8、S9は、全てオフとなり、共通電極COMLAは、それぞれ、配線L12、配線L13と遮断される。これにより、第1電圧VTPH及び第2電圧VTPLは共通電極COMLA及び信号線SGLに供給されない。
図27に示すように、第1センサ期間Pemにおいて、スイッチS5がオフになり、スイッチS6及びスイッチS10がオンになる。これにより、共通電極COMLAと、共通電極COMLAと重なる信号線SGLとが電気的に接続される。共通電極COMLAと信号線SGLとは、配線L14を介して同じ駆動信号が供給される。
図27の第1センサ期間Pemでは、共通電極COMLA2と共通電極COMLA4とが駆動電極ブロックBkとして選択される場合を説明する。共通電極COMLA2と共通電極COMLA4との間の領域が検出領域Aemとなる。具体的には、共通電極COMLA2及び共通電極COMLA4の一端側に接続されたスイッチS2がそれぞれオンになる。これにより、共通電極COMLA2の一端と共通電極COMLA4の一端とが、配線L15を介して接続される。共通電極COMLA2、配線L15及び共通電極COMLA4は、ループ状に接続されて、送信コイルCTxとして形成される。
共通電極COMLA2の他端側に接続されたスイッチS8はオフになり、スイッチS9はオンになる。これにより、共通電極COMLA2の他端及び信号線SGLに、配線L13、L14を介して第1電圧VTPHが供給される。また共通電極COMLA4の他端側に接続されたスイッチS8はオンになり、スイッチS9はオフになる。これにより、共通電極COMLA4の他端及び信号線SGLに、配線L12、L14を介して第2電圧VTPLが供給される。
第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとの電位差に応じた電流が、共通電極COMLA2と共通電極COMLA4に流れる。この電流により、検出領域Aemを通る磁界が発生する。このように、スイッチS8及びスイッチS9の動作を切り替えることで、共通電極COMLA2、COMLA4に第1駆動信号VTPが供給される。共通電極COMLA2、COMLA4に流れる電流により磁界が発生し、電磁誘導が形成される。そして第1電極TDLA(図25参照)には電磁誘導に基づく起電力が発生する。
共通電極COMLA1、COMLA3、COMLA5の他端側に接続されたスイッチS8及びスイッチS9はオフになり、スイッチS7はオンになる。これにより、共通電極COMLA1、COMLA3、COMLA5には、配線L11を介して駆動信号Vcomdcが供給される。
なお、第1センサ期間Pemでは、スイッチS3が全てオフになり、スイッチS4は全てオンになる。これにより、ゲート線GCLに直流の電圧信号として低レベル電圧VGLが供給される。また、スイッチS5は全てオフになり、画素信号Vpixは信号線SGLに供給されない。
図28に示すように、第2センサ期間Pesにおいても、スイッチS5がオフになり、スイッチS6及びスイッチS10がオンになる。これにより、共通電極COMLAと、共通電極COMLAと重なる信号線SGLとが電気的に接続される。制御部11は、駆動電極ブロックBkを順次選択することで、電磁誘導方式により表示領域Adのタッチ検出が行われる。
図28の第2センサ期間Pesでは、共通電極COMLA3が駆動電極ブロックBkとして選択される場合を説明する。具体的には、共通電極COMLA3の他端側に接続されたスイッチS8とスイッチS9とが、交互にオン、オフ動作を繰り返す。これにより、共通電極COMLA3及びこれに重なる信号線SGLには、第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとが交互に供給される。これにより、共通電極COMLA3及びこれに重なる信号線SGLに第2駆動信号TSVcomが供給される。
共通電極COMLA1、COMLA2、COMLA4、COMLA5の他端側に接続されたスイッチS7はオンになる。これにより、共通電極COMLA1、COMLA2、COMLA4、COMLA5には、配線L11を介して駆動信号Vcomdcが供給される。制御部11は、駆動電極ブロックBkを順次選択することで、静電容量方式により表示領域Adのタッチ検出が行われる。
以上のような接続構成により、共通電極COMLと信号線SGLとの接続と遮断とが各期間に応じて切り換えられる。第1センサ期間Pemでは共通電極COMLAに加えて信号線SGLも送信コイルCTxとして機能し、第2センサ期間Pesでは信号線SGLも駆動電極として機能する。これにより、電磁誘導方式及び相互静電容量方式の検出感度を向上させることができる。
図29は、第3の実施形態に係る表示装置の画素構成を示す平面図である。図30は、図29のXXX−XXX’線に沿う断面図である。なお、図29では、図面を見やすくするために画素電極25を二点鎖線で示している。図29に示すように、複数のゲート線GCLと複数の信号線SGLとが、平面視で互いに交差して設けられる。これらゲート線GCLと信号線SGLとによって表示領域Adが行列状に区画されている。この1区画領域を(副)画素領域という。
各画素領域にはスイッチング素子Tr及び画素電極25が設けられる。図30に示すように画素電極25は、コンタクトホールH13を介して、スイッチング素子Trのドレイン電極63に接続されている。
図29に示すように、第2電極24Bは、保持容量形成部24Baと、配線24Bbと、ブリッジ部24Bcとを含む。保持容量形成部24Baは、各画素領域に設けられ、画素電極25及びドレイン電極63と重なっている。配線24Bb及びブリッジ部24Bcは、第2方向Dyに隣り合う保持容量形成部24Baどうしを接続する。ブリッジ部24Bcは、ゲート線GCLの幅方向(第2方向Dy)に跨って設けられる。これにより、ゲート線GCLを挟んで第2方向Dyに配列された保持容量形成部24Ba及び配線24Bbがブリッジ部24Bcによって接続される。第2電極24Bは全体として、平面視で、信号線SGLに沿って設けられ、かつゲート線GCLと交差する。
図30に示すように、保持容量形成部24Ba及び配線24Bbは、ゲート線GCLと同層に設けられる。ゲート線GCLの一方に保持容量形成部24Ba及び配線24Bbが設けられ、他方に配線24Bbが設けられる。ブリッジ部24Bcは、絶縁層23、23aを介して、保持容量形成部24Ba及び配線24Bbの上側に設けられる。ブリッジ部24Bcは信号線SGLと同層に設けられる。ブリッジ部24Bcの一端は、コンタクトホールH14を介して、一方の配線24Bbと接続される。ブリッジ部24Bcの他端は、コンタクトホールH15を介して、他方の配線24Bbと接続される。このような構成により、第2電極24Bは、ゲート線GCLと電気的に離隔しつつ、平面視でゲート線GCLと交差して設けられる。
次に、第2電極24Bと、共通電極COMLAとの接続構成について説明する。図31は、第3の実施形態に係る共通電極と第2電極の接続構成を説明するための断面図である。図32は、第2電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図33は、共通電極及び導通部を模式的に示す平面図である。
図31に示すように、共通電極COMLAは、接続部COMLAa、導通部81、導電層71及び接続電極72を介して第2電極24Bと接続される。なお図31では、保持容量形成部24Ba及び配線24Bbのみ示し、ブリッジ部24Bcは省略して示す。図31に示す導通部81等の構成は、第1の実施形態の図16で示す構成と同様である。ただし、本実施形態の表示装置1Cは、図25に示したように、共通電極COMLAの長手方向(第2方向Dy)及び配列方向(第1方向Dx)が第1の実施形態と異なる。このため、本実施形態では、導通部81は第1基板21及び第2基板31の辺のうち、第1方向Dxに沿う辺に設けられる。
図32及び図33に示すように、第2電極24は共通電極COMLAと同じ方向に長手を有する。接続電極72は、第1方向Dxに配列された複数の共通電極COMLAにそれぞれ対応して設けられる。つまり、接続電極72は、共通電極COMLAと導通部81を介して1対1の関係で接続される。また、図33に示すようにカラーフィルタ32の色領域32R、32G、32Bは、平面視で共通電極COMLAに沿って設けられる。
図32及び図33に示すように、1つの共通電極COMLAに対して6個の第2電極24B(1)、24B(2)、24B(3)、24B(4)、24B(5)、24B(6)が重なって設けられる。第2電極24B(1)から24B(6)は、接続切り換え回路80Aを介して、1つの接続電極72に接続される。同様に、1つの共通電極COMLAに重なって設けられた信号線SGLも、接続切り換え回路80Aを介して、1つの接続電極72に接続される。
このように、複数の第2電極24B及び複数の信号線SGLは、接続切り換え回路80A、接続電極72等を介して、1つの共通電極COMLAと電気的に接続される。なお、接続切り換え回路80Aは、図26から図28に示した各種スイッチ及び各種配線を含むスイッチ回路である。接続切り換え回路80Aの動作により、表示期間Pdと、第1センサ期間Pem及び第2センサ期間Pesとで、信号線SGLと共通電極COMLAとの接続状態が切り換えられる。
本実施形態では、第1センサ期間Pemでは共通電極COMLAに加えて信号線SGL及び第2電極24Bも送信コイルCTxとして機能する。また、第2センサ期間Pesでは共通電極COMLAに加えて信号線SGL及び第2電極24Bも駆動電極として機能する。これにより、電磁誘導方式及び相互静電容量方式の検出感度を向上させることができる。
(共通電極のパターン構成例)
図34は、共通電極のパターン構成例を示す平面図である。図35は、共通電極と液晶の配向の関係を説明するための説明図である。図35は、画素電極25と、共通電極COMLと、画素電極25と共通電極COMLとの間に配置される液晶層6とを模式的に示している。液晶層6は、各液晶分子6aを楕円で示し、液晶分子6aの配向状態のイメージを示す。
図35に示すように、隣り合う共通電極COMLの間にスリットSLAが設けられる。スリットSLAが設けられた領域では、スリットSLAが設けられていない領域と画素電極25と共通電極COMLとの間の電界の状態が異なる。これにより、スリットSLAが設けられた領域での液晶分子6aの配向が、他の領域での配向と異なり、表示上のスジとして現れる可能性がある。
図34は、スリットSLAにより離隔された3つの共通電極COMLを示す。それぞれの共通電極COMLは、2つの隣り合う副画素SPixと重なって設けられる。共通電極COMLには、スリットSLAと平行な方向に、スリットSLBが複数配列されている。
スリットSLBは、平面視で、隣り合う副画素SPixの間に設けられる。スリットSLA及びスリットSLBは、それぞれゲート線GCL(図29参照)と重なって設けられる。また、スリットSLA及びスリットSLBの幅はゲート線GCLの幅よりも大きい。これにより、ゲート線GCLと共通電極COMLとの間の容量が低減される。
図34に示す例に限定されず、共通電極COMLは、タッチ検出の解像度に応じて、3つ以上の副画素SPixと重なる幅を有していてもよい。この場合、スリットSLBは、スリットSLAと平行な方向に複数配列されるとともに、スリットSLAと交差する方向にも複数配列される。また共通電極COMLは、図34に示す例に限らず、表示領域Adでは接続されず、周辺領域Gdで接続される構成にしてもよい。
画素ラインごとにスリットSLA及びスリットSLBが設けられる。これにより、スリットSLBが設けられる領域の液晶配向状態をスリットSLAが設けられる領域の液晶配向状態に近付けることができる。これにより、スリットSLAが設けられた領域で表示上のスジが現れたとしても、当該スジの視認性は低下する。
このような、画素ラインごとにスリットSLA及びスリットSLBが設けられる共通電極COMLのパターンに対応して、表示装置1の表示駆動方式すなわち画素書き込み方式としては、カラム反転駆動方式又はフレーム反転駆動方式を適用すると好適である。すなわち、これらの駆動方式により、各スリット箇所での液晶配向性の乱れを低減できるため、表示品質が向上できる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
1、1A、1B、1C 表示装置
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
10 表示パネル
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動回路
19 駆動IC
21 第1基板
24、24A、24B 第2電極
24b、24Bb 配線
25 画素電極
26a 金属層
26b 透光性導電層
29 平坦化膜
32 カラーフィルタ
40 検出部
47A 第1AFE
47B 第2AFE
48 マルチプレクサ
49 タッチIC
50 カバー部材
72 接続電極
80 周辺回路領域
81 導通部
100 タッチペン
COML 共通電極
TDL 第1電極
CTx 送信コイル
CRx 受信コイル
SGL 信号線
GCL ゲート線
VTP 第1駆動信号
TSVcom 第2駆動信号

Claims (13)

  1. 基板と、複数の画素電極と、表示機能層と、複数の共通電極と、複数の第1電極と、前記画素電極、前記共通電極及び前記第1電極を制御する制御部と、を備え、
    前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層、複数の前記共通電極及び複数の前記第1電極は、この順で重なって設けられ、複数の前記共通電極と前記第1電極とは、平面視で互いに交差して設けられており、
    前記制御部は、画像を表示する複数の表示期間と、第1センサ期間と、第2センサ期間とを時分割で実行し、夫々の期間に応じて前記画素電極、前記共通電極及び前記第1電極を制御し、
    前記表示期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、
    前記第1センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記共通電極に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、前記第1電極には、前記電磁誘導に基づく起電力が発生し、
    前記第2センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記共通電極に第2駆動信号が供給されて前記第1電極との間で静電容量を形成する、
    表示装置。
  2. 前記複数の共通電極のうち、一対の共通電極の同側の端部を接続するスイッチ部が設けられており、
    前記制御部は、前記第1センサ期間に、前記スイッチ部の動作により前記一対の共通電極どうしを接続し、前記第1センサ期間とは異なる期間に前記スイッチ部の動作により前記一対の共通電極どうしを非接続状態とする
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記複数の共通電極に第1電圧を供給する第1電圧供給部と、前記複数の共通電極に第1電圧よりも小さい第2電圧を供給する第2電圧供給部と、を備え、
    前記制御部からの制御信号に応じて、前記第1センサ期間に、少なくとも1つの前記共通電極の一端側に前記第1電圧供給部が接続され、他端側に前記第2電圧供給部が接続され、少なくとも1つの前記共通電極の他の前記共通電極の一端側に前記第2電圧供給部が接続され、他端側に前記第1電圧供給部が接続される請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記第1電極に接続されたアナログフロントエンド回路をさらに備えている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記第1電極と前記アナログフロントエンド回路の間には、これらの接続状態を切り替えるスイッチ回路が設けられており、
    前記スイッチ回路は、
    前記第1センサ期間に、少なくとも一対の第1電極の同側の一端部どうしを接続すると共に、当該一対の第1電極のうちの一方の第1電極の他端部と前記アナログフロントエンド回路とを接続し、
    前記第2センサ期間には、各前記第1電極と前記アナログフロントエンド回路とを接続する
    請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記基板と前記画素電極との間に複数の第2電極を備え、
    複数の前記第2電極は、平面視で、前記共通電極と同じ方向に長手を有する
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記基板と前記表示機能層との間に、前記基板の一側から他側に亘って複数並んで設けられた配線を備え、
    前記共通電極及び前記第2電極は、平面視で、複数の前記配線に交差して設けられている
    請求項6に記載の表示装置。
  8. 複数の前記配線は平坦化膜に覆われており、複数の前記第2電極は、前記平坦化膜の表面に形成されている
    請求項7に記載の表示装置。
  9. 前記第2電極は、金属層と、前記金属層を覆う透光性導電層により形成されている
    請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記画素電極は反射電極として形成されており、前記第2電極は、前記反射電極に重なる位置に形成されている
    請求項8又は請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記基板と前記表示機能層との間に、前記基板の一側から他側に亘って複数並んで設けられた配線を備え、
    前記共通電極及び前記第2電極は、複数の前記配線に沿って設けられている
    請求項6に記載の表示装置。
  12. 複数の前記第2電極は、前記制御部からの制御信号に応じて、
    前記表示期間、前記第1センサ期間及び前記第2センサ期間に、前記共通電極と同じ信号が供給される
    請求項6から請求項11のいずれか1項に記載の表示装置。
  13. 複数の前記第2電極は、前記制御部からの制御信号に応じて、
    前記表示期間には共通電極と同じ電位信号が供給され
    前記第1センサ期間には、前記第1駆動信号が供給される前記共通電極に対向する前記第2電極に前記第1駆動信号と同じ電位信号が供給され、
    前記第2センサ期間には、前記第2駆動信号が供給される前記共通電極に対向する前記第2電極に前記第2駆動信号と同じ電位信号が供給される、
    請求項12に記載の表示装置。
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