JP5177013B2 - タッチセンサ機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサ機能付き表示装置に関する。

タッチセンサ機能付き表示装置としては、ＡＴＭ等のように、液晶表示装置の上に入力装置を搭載した構成が知られている。また、入力装置としては、タッチペン等の入力器具や人間の指等をタッチ面の任意の位置に接触させることにより、接触位置を特定して電子機器の各種操作、入力等を行うタッチパネル装置が知られている。このようなタッチパネル装置としては、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波弾性表面波方式等、種々の方式の装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、タッチセンサ機能付き表示装置として、液晶表示装置の上に超音波弾性表面波方式のタッチパネル装置を搭載した電気光学装置が開示されている。この電気光学装置では、タッチパネル装置を介して液晶表示装置に表示された画像を視認するため、タッチパネル装置（液晶表示装置の画面に対応する部分）を透明な部材で構成している。

しかしながら、特許文献１に記載の電気光学装置では、液晶表示装置から発生した光がタッチパネル装置を透過する際に、タッチパネル装置の各部がその光を吸収したり、反射したりすることにより、良好な画像を提供することができなかった。また、特許文献１に記載の電気光学装置では、液晶表示装置の上にタッチパネル装置を搭載するという構成上、装置の大型化を招いてしまう。

特開２００９−３６７２号公報

本発明の目的は、表示装置にタッチセンサ機能を付加することにより、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることのできるタッチセンサ機能付き表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置は、共通電極を有する第１基板と、
前記第１基板に対して対向配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた表示部と、
前記第１基板側または前記第２基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
前記第２基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、
前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知し、検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出するよう構成され、
前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、帰線期間に行われ、複数の前記帰線期間に分けて、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知することを特徴とする。
これにより、表示装置にタッチセンサ機能を付加することにより、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることのできるタッチセンサ機能付き表示装置を提供することができる。
本発明のタッチセンサ機能付き表示装置は、共通電極を有する第１基板と、
前記第１基板に対して対向配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた表示部と、
前記第１基板側または前記第２基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
前記第２基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、
前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知し、検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出するよう構成され、
前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、帰線期間に行われ、複数回の前記帰線期間に一度の割合で、前記画素領域の充電時の電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知することを特徴とする。

本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記電位上昇率検知手段は、前記複数のデータ線を介して前記各画素領域の電位上昇率を検知することが好ましい。
これにより、装置構成の簡易化を図ることができる。

本発明のタッチセンサ機能付き表示装置では、前記表示部は、液晶層を有することが好ましい。
これにより、画像表示機能が優れたものとなる。

本発明のタッチセンサ機能付き表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。 図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の平面図である。 画素領域の拡大斜視図である。 図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備える制御手段のブロック図である。 画素領域を等価回路で示した図である。 図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるタッチセンサのブロック図である。

以下、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置の好適な実施形態を示す断面図、図２は、図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の平面図、図３は、画素領域の拡大斜視図、図４は、図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備える制御手段のブロック図、図５は、画素領域を等価回路で示した図、図６は、図１に示すタッチセンサ機能付き表示装置が備えるタッチセンサのブロック図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１〜図３、図５および図６中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。

図１に示す液晶表示装置（タッチセンサ機能付き表示装置）１０は、互いに対向する対向基板（第１基板）２およびＴＦＴアレイ基板（第２基板）３と、これらの間に形成された液晶層（表示部）４とを備える液晶パネル１と、液晶パネル１の下側に設けられたバックライト５とを有している。また、液晶表示装置１０は、図４に示すように制御手段９を備えており、そのうちの一部がタッチセンサ６を構成している。タッチセンサ６は、液晶パネル１の上面（タッチ面２１１）のタッチ位置を検出することができる。このような液晶表示装置１０では、例えば、タッチセンサ６により検出されたタッチ位置に応じた画像を表示することができる。

バックライト５は、液晶パネル１に光を供給する機能を有し、その構成は特に限定されない。例えば、バックライト５は、反射板、導光板、プリズムシート（光学シート）および拡散板が下側（液晶パネル１と反対側）から順に積層された四角板状の積層体と、導光板の側面に設けられた冷陰極蛍光管とで構成することができる。なお、冷陰極蛍光管の代わりにＬＥＤなどを用いてもよい。

バックライト５の上側には、バックライト５からの光が照射される液晶パネル１が設けられている。液晶パネル１が備える対向基板２およびＴＦＴアレイ基板３は、それぞれ、四角板状をなす無色透明のガラス基板であって、これらは、対向基板２の縁部に沿って設けられた四角枠状のシール部材７によって貼り合わされている。そして、対向基板２、ＴＦＴアレイ基板３およびシール部材７で画成された空間に液晶材料を充填することにより、液晶層４が形成されている。このような液晶層４を表示部として用いることにより、液晶表示装置１０は、優れた画像表示機能を発揮することができる。
ＴＦＴアレイ基板３の下面（バックライト５側の面）には、偏光板や位相差板などからなる光学基板３１が貼り合わされている。光学基板３１は、バックライト５からの光を直線偏光にして液晶層４に出射する機能を有する。

一方、ＴＦＴアレイ基板３の上面（液晶層４側の面）には、図２に示すように、ゲート線８１、データ線８２、画素電極８３およびＴＦＴ（薄膜トランジスタ）８４が、それぞれ複数形成されている。
複数のゲート線８１は、図２中縦方向（列方向）に等ピッチで形成されており、それぞれ、図２の横方向（行方向）に延在している。各ゲート線８１は、ＴＦＴアレイ基板３の縁部（液晶層４から図２中左方向へ突出する部位）に形成されたゲートドライバ９４に電気的に接続されている。

複数のデータ線８２は、図２中横方向（行方向）に等ピッチで形成されており、それぞれ、図２中縦方向（列方向）に延在している。各データ線８２は、ＴＦＴアレイ基板３の縁部（液晶層４から図２中上方向へ突出する部位）に形成されたデータドライバ９５に電気的に接続されている。
隣り合う一対のゲート線８１、８１と隣り合う一対のデータ線８２、８２とで囲まれた複数の画素領域（画素）Ｐには、それぞれ、画素電極８３およびＴＦＴ８４が形成されている。

図３は、１つの画素領域Ｐの拡大図である。同図に示すように、ＴＦＴ８４は、ゲート線８１とデータ線８２の交差部付近に設けられ、ソース電極、ゲート電極およびドレイン電極が、それぞれ、ゲート線８１、データ線８２および画素電極８３に電気的に接続されている。また、画素電極８３は、ＴＦＴ８４が形成された領域を除いて、画素領域Ｐの広域にわたって形成されている。この画素電極８３は、透明導電膜などからなり光透過性を有している。

また、図３に示すように、画素領域Ｐには、その右側に位置するデータ線８２の一部を突出させて形成した蓄積容量電極８２１が設けられており、この蓄積容量電極８２１と画素電極８３とを絶縁膜８５を介して対向させることにより、蓄積容量コンデンサが形成されている。
このような構成の各画素領域Ｐの上側には、図１に示すように、配向処理の施された配向膜３４が形成されている。配向膜３４は、配向性ポリイミドなどの配向性高分子によって形成され、対応する画素電極８３の近傍で液晶分子の配向を所定の方向に設定する。
このようなＴＦＴアレイ基板３と液晶層４を介して対向する対向基板２の上面には、光学基板３１からの光と直交する直線偏光の光を外方（図１中上方向）に出射する偏光板２１が貼り合わされている。偏光板２１の上面（装置外部に露出する面）は、タッチペン等の入力具や操作者の指などでタッチされるタッチ面２１１を構成する。

一方、対向基板２の下面には、カラーフィルタ２２が形成されている。また、カラーフィルタの下側には、共通電極２３が形成されている。共通電極２３も、画素電極８３と同様、透明電導膜などからなり光透過性を有している。共通電極２３は、接地（アース）されている。また、共通電極２３の下側には、配向処理の施された配向膜２４が形成されており、共通電極２３の近傍で液晶分子の配向を所定の方向に設定する。

次いで、液晶表示装置１０の駆動を制御する制御手段９について説明する。
図４に示すように、制御手段９は、ＣＰＵ９１、表示電圧作動回路９２、タッチ位置検出電圧作動回路９３、ゲートドライバ９４、データドライバ９５、電位上昇率検知手段９６およびタッチ位置計算回路９７を有している。これらのうち、ＣＰＵ９１、表示電圧作動回路９２、ゲートドライバ９４およびデータドライバ９５により、液晶表示装置１０に所望の画像が表示され、また、ＣＰＵ９１、タッチ位置検出電圧作動回路９３、ゲートドライバ９４、データドライバ９５、電位上昇率検知手段９６およびタッチ位置計算回路９７により、タッチ面２１１のタッチ位置が検出される。すなわち、ＣＰＵ９１、タッチ位置検出電圧作動回路９３、ゲートドライバ９４、データドライバ９５、電位上昇率検知手段９６およびタッチ位置計算回路９７によりタッチセンサ６が構成されている。

まず、制御手段９による画像表示について説明する。
ＣＰＵ９１は、表示電圧作動回路９２、ゲートドライバ９４およびデータドライバ９５に必要なタイミング信号、表示用データ信号、制御信号等を形成する。ＣＰＵ９１からの信号を受けた表示電圧作動回路９２は、液晶表示装置１０に所望の画像を表示するのに必要な複数の電圧レベル（各画素電極８３に印加する電圧レベル）を形成する。

ゲートドライバ９４は、表示電圧作動回路９２からの信号や、ＣＰＵ９１からのタイミング信号等に基づいて、複数のゲート線８１に順次１本ずつ（例えば、図２中上側のゲート線８１から順に）所定のタイミングで電圧を印加する。これにより、電圧が印加されたゲート線８１に接続されたＴＦＴ８４がＯＮ状態となる。
データドライバ９５は、表示電圧作動回路９２からの表示用データ信号（各画素電極８３へ印加する電圧レベル）やＣＰＵ９１からのタイミング信号等に基づいて、ゲート線８１に電圧が印加されるタイミングに合わせて各データ線８２に電圧を印加する。データドライバ９５は、このような電圧印加を全てのゲート線８１に対して順次行って、全ての画素電極８３に電圧を印加する。
各画素領域Ｐでは、画素電極８４に電圧が印加されると、その電圧レベルに応じて液晶が駆動する。これにより、画素領域Ｐ毎に、バックライト５からの光が液晶層４を通過する際に、その光の偏光状態を変調することができる。その結果、液晶層４を通過した光によりタッチ面２１１に所望の画像が表示される。

次いで、制御手段９（タッチセンサ６）によるタッチ面２１１のタッチ位置の検出について説明する。
ＣＰＵ９１は、タッチ位置検出電圧作動回路９３、ゲートドライバ９４、データドライバ９５、電位上昇率検知手段９６およびタッチ位置計算回路９７に必要な、タイミング信号、チャージ用信号、制御信号等を形成する。ＣＰＵ９１からの信号を受けたタッチ位置検出電圧作動回路９３は、各画素領域Ｐを充電するのに必要な電圧レベル（各画素電極８３に印加する電圧のレベル）を形成する。なお、各画素電極８３に印加する電圧のレベルは、それぞれ等しいことが好ましい。

ゲートドライバ９４は、タッチ位置検出電圧作動回路９３からの信号や、ＣＰＵ９１からのタイミング信号等に基づいて、複数のゲート線８１に順次１本ずつ所定のタイミングで電圧を印加する。
データドライバ９５は、タッチ位置検出電圧作動回路９３からの信号（各画素領域Ｐを充電するためのチャージ信号）やＣＰＵ９１からのタイミング信号等に基づいて、ゲート線８１に電圧が印加されるタイミングに合わせて各データ線８２に同一レベルの電圧（チャージ信号電圧）を印加し、電圧が印加されているゲート線８１に対応する各画素領域Ｐを充電する。データドライバ９５は、このような電圧の印加を全てのゲート線８１に対して順次行って、全ての画素領域Ｐを充電する。このような充電方法によれば、簡単かつ確実に、全ての画素領域Ｐを充電することができるし、また、画像を表示する際の駆動方法と似ているため制御も簡単となる。
電位上昇率検知手段９６は、各画素領域Ｐの充電時における電位上昇率をデータ線８２を介して検知し、検知結果をタッチ位置計算回路９７に送信する。データ線８２を用いて各画素領域Ｐの電位上昇率を検知するため、すなわち、データ線８２が画像表示用の配線と充電用の配線とを兼ねているため、装置構成を簡易化することができる。

ここで、図５は、１つの画素領域Ｐの等価回路である。図５中「Ｃ１」は、画素電極８３および共通電極２３で液晶層４を挟むことにより形成された画素容量であり、「Ｃ２」は、蓄積容量電極８２１および画素電極８３で絶縁膜８５を挟むことにより形成された蓄積容量である。そして、タッチ面２１１上のタッチ位置に対応する画素領域Ｐでは、指や入力具等によるタッチ面２１１の押圧で、共通電極２３と画素電極８３とのギャップが押圧されていない状態と比べて小さくなることにより画素容量Ｃ１が変化（増加）したり、指がタッチ面２１１に触れることで浮遊容量が発生したりすることにより、画素領域Ｐ全体の容量が変化し、その画素領域Ｐを充電する際の電位上昇率が変化（低下）する。すなわち、タッチ面２１１のタッチ位置に対応する画素領域Ｐの充電時の電位上昇率は、その他の画素領域Ｐの充電時の電位上昇率と異なっている。

タッチ位置計算回路９７は、上述のような性質（電位上昇率の変化）を利用し、電位上昇率が所定範囲Ｔ外にある画素領域Ｐの位置（タッチ面２１１の平面視での位置）をタッチ位置として検出する。なお、前記「所定範囲Ｔ」としては、例えば、タッチされていない画素領域Ｐの充電時の電位上昇率を基準にし、その前後（高い方向および低い方向）に所定幅を持たせた範囲とすることができる。

以下、図６に基づいて具体的に説明する。
なお、以下では、複数のゲート線８１を図６中上側から順に「ゲート線８１_ｎ」、「ゲート線８１_ｎ＋１」、「ゲート線８１_ｎ＋２」とし、複数のデータ線８２を図６中左側から順に「データ線８２_ｍ」、「データ線８２_ｍ＋１」、「データ線８２_ｍ＋２」とする。また、以下では、ゲート線８１_ｎとデータ線８２_ｍに対応する画素領域Ｐ、画素電極８３およびＴＦＴ８４をそれぞれ「画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}」、「画素電極８３_{（ｎ、ｍ）}」および「ＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ）}」とする。他の画素領域Ｐ、画素電極８３およびＴＦＴ８４についても同様とする。また、ここでは、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}に対応する個所がタッチされたときについて説明する。すなわち、画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}の充電時の電位上昇率のみが、タッチ位置計算回路９７に設定されている所定範囲Ｔの範囲外となる。

［１］ゲート線８１_ｎについて
まず、ゲートドライバ９４により、ゲート線８１_ｎに電圧を印加し、ゲート線８１_ｎに接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ）}、ＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ＋１）}およびＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ＋２）}をそれぞれＯＮ状態とする。なお、このとき、ゲート線８１_ｎ＋１に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}およびゲート線８１_ｎ＋２に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}は、それぞれ、ＯＦＦ状態である。

次いで、ゲート線８１_ｎへの電圧印加に合わせて（すなわち、ゲート線８１_ｎへ電圧が印加されている時に）、データドライバ９５により、データ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２にそれぞれ同一レベルの電圧（チャージ信号）を印加する。
上記電圧（チャージ信号）がデータ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２に印加されると、ＯＮ状態となっているＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ）}〜８４_{（ｎ、ｍ＋２）}に対応する画素電極８３_{（ｎ、ｍ）}〜８３_{（ｎ、ｍ＋２）}に電圧（チャージ信号）が印加され、画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}の充電が開始される。画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}の充電が開始されると、電位上昇率検知手段９６が、各画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路９７に送信する。

タッチ位置計算回路９７は、受信した画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Ｔと比較する。タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないため、画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Ｔの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路９７は、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないと判断する。

［２］ゲート線８１_ｎ＋１について
次いで、ゲートドライバ９４により、ゲート線８１_ｎ＋１に電圧を印加し、ゲート線８１_ｎ＋１に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ）}、ＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ＋１）}およびＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}をそれぞれＯＮ状態とする。なお、このとき、ゲート線８１_ｎに接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ）}〜８４_{（ｎ、ｍ＋２）}およびゲート線８１_ｎ＋２に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}は、それぞれ、ＯＦＦ状態である。

次いで、ゲート線８１_ｎ＋１への電圧印加に合わせて、データドライバ９５により、データ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２にそれぞれ同一レベルの電圧（チャージ信号）を印加する。この電圧レベルは、前記［１］でデータ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２に印加した電圧と同じレベルであるのが好ましい。
上記電圧がデータ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２に印加されると、ＯＮ状態となっているＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}に対応する画素電極８３_{（ｎ＋１、ｍ）}〜８３_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}に電圧が印加され、画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}の充電が開始される。画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}の充電が開始されると、電位上昇率検知手段９６が、各画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路９７に送信する。

タッチ位置計算回路９７は、受信した画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Ｔと比較する。タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないため、画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Ｔの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路９７は、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないと判断する。

［３］ゲート線８１_ｎ＋２について
次いで、ゲートドライバ９４により、ゲート線８１_ｎ＋２に電圧を印加し、ゲート線８１_ｎ＋２に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ）}、ＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}およびＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}をそれぞれＯＮ状態とする。なお、このとき、ゲート線８１_ｎに接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ、ｍ）}〜８４_{（ｎ、ｍ＋２）}およびゲート線８１_ｎ＋１に接続されたＴＦＴ８４_{（ｎ＋１、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}は、それぞれ、ＯＦＦ状態である。

次いで、ゲート線８１_ｎ＋２への電圧印加に合わせて、データドライバ９５により、データ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２にそれぞれ同一レベルの電圧（チャージ信号）を印加する。この電圧レベルは、前記［１］でデータ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２に印加した電圧と同じレベルであるのが好ましい。
上記電圧がデータ線８２_ｍ〜８２_ｍ＋２に印加されると、ＯＮ状態となっているＴＦＴ８４_{（ｎ＋２、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}に対応する画素電極８３_{（ｎ＋２、ｍ）}〜８３_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}に電圧が印加され、画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}の充電が開始される。画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}の充電が開始されると、電位上昇率検知手段９６が、各画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}における電位上昇率を検知し、その検知結果をタッチ位置計算回路９７に送信する。

タッチ位置計算回路９７は、受信した画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}〜画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}の電位上昇率をそれぞれ設定された所定範囲Ｔと比較する。タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}、Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないため、画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）、}Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}の電位上昇率は、それぞれ、所定範囲Ｔの範囲内である。この比較を受け、タッチ位置計算回路９７は、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}、Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}に対応する位置はタッチされていないと判断する。

一方、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}に対応する位置はタッチされているため、画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}の充電時の電位上昇率は、所定範囲Ｔの範囲外である。この比較を受け、タッチ位置計算回路９７は、タッチ面２１１の画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋１）}に対応する位置はタッチされている（すなわちタッチ位置である）と判断する。

このように、タッチ位置計算回路９７は、全ての画素領域Ｐについて充電時の電位上昇率を所定範囲Ｔと比較し、画素領域Ｐ毎にその領域に対応するタッチ面２１１がタッチされているがどうかを判断して、タッチ面２１１のタッチ位置を検出する。そして、タッチ位置計算回路９７は、その検出結果（タッチ位置情報）をＣＰＵ９１に送信する。
タッチ位置情報を受信したＣＰＵ９１は、その位置情報に応じた表示用データ信号を形成し、形成した表示用データ信号をタイミング信号、制御信号等とともに、表示電圧作動回路９２、ゲートドライバ９４およびデータドライバ９５の必要な箇所に送信する。これにより、タッチ位置に応じた画像がタッチ面２１１に表示される。

以上、タッチセンサ６のタッチ位置を検出する方法について詳細に説明した。
このようなタッチセンサ６によれば、例えば、タッチ面２１１に対して同時に２か所以上がタッチがされた場合でも、全てのタッチ位置を検出することができる。すなわち、タッチセンサ６は、マルチタッチに対応することができ、これを備える液晶表示装置１０の利便性が向上する。

また、タッチセンサ６によるタッチ位置の検出は、データ線８２に画像を表示するための電圧（表示用データ信号）が印加されていない期間に行うことが好ましい。これにより、各画素領域の充電時の電位上昇率を正確に検知することができ、タッチ面２１１のタッチ位置を正確に検出することができる。
特に、タッチセンサ６によるタッチ位置の検出は、上記期間のうちでも、帰線期間に行うことが好ましい。これにより、タッチ面に表示される画像の品質を落とすことなく、タッチ面２１１のタッチ位置を検出することができる。なお、「帰線期間」とは、所定の画像（フレーム）を表示し終えてから、次の画像（フレーム）の表示を開始するまでの期間を言う。言い換えれば、図６中の上側に位置するゲート線８１_ｎから下側に向かって順に電圧を印加する場合、ゲート線８１_ｎ＋２への電圧印加が終了してから、ゲート線８１_ｎへの電圧印加が開始されるまでの期間を言う。

また、タッチセンサ６は、タッチ面２１１のタッチ位置の検出を全ての帰線期間で行ってもよいし、複数回に１回（例えば６０回に１回）の割合（周期）で行ってもよい。
タッチ面２１１のタッチ位置の検出を全ての帰線期間で行う場合には、高速タッチ（タッチ面２１１との接触時間が短いタッチ）でも、そのタッチ位置を検出することができ、タッチ位置検出精度が向上するという利点がある。

一方、タッチ面２１１のタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に１回の割合で行う場合には、液晶表示装置１０の省電力駆動を図ることができる利点がある。なお、通常の液晶表示装置では、タッチ面２１１に表示される画像は、１秒間に６０フレーム程度であるため、帰線期間も１秒間に６０回存在する。しかしながら、タッチ面２１１をタッチする際にタッチ面２１１に触れている時間は、帰線期間の周期（例えば１／６０秒）よりも長いため、複数回の帰線期間に１回の割合でタッチ位置の検出を行っても、実質的にタッチ位置検出の精度が低下することはない。

また、タッチ面２１１全域に対するタッチ位置の検出を１回の帰線期間で行ってもよいし、複数回の帰線期間に分けて行ってもよい。すなわち、全ての画素領域Ｐに対するタッチの有無を１回の帰線期間で判断してもよいし、複数回の帰線期間に分けて判断してもよい（例えば、図６にて、１回目の帰線期間では、画素領域Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ（_{ｎ、ｍ＋２）}についてタッチの有無を判断し、２回目の帰線期間では、画素領域Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋２）}についてタッチの有無を判断し、３回目の帰線期間では、画素領域Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}についてタッチの有無を判断する）。

タッチ面２１１全域に対するタッチ位置の検出を１回の帰線期間で行う場合には、高速タッチ（タッチ面２１１との接触時間が短いタッチ）でも、そのタッチ位置を検出することができ、タッチ位置検出精度が向上するという利点がある。
一方、タッチ面２１１全域に対するタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に分けて行う場合には、液晶表示装置１０の省電力駆動を図ることができる。なお、前述したのと同様に、タッチ面２１１全域に対するタッチ位置の検出を複数回の帰線期間に分けて行っても、実質的にタッチ位置検出の精度が低下することはない。

以上のような構成の液晶表示装置１０によれば、内部にタッチセンサ６が組み込まれていることにより、装置の上側（表示面側）に別途タッチセンサを装着する必要がない。そのため、液晶表示装置１０は、良好な画像を提供することができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
以上、本発明のタッチセンサ機能付き表示装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。

１……液晶パネル １０……液晶表示装置 ２……対向基板（第１の基板） ２１……偏光板 ２１１……タッチ面 ２２……カラーフィルタ ２３……共通電極 ２４……配向膜 ３……ＴＦＴアレイ基板（第２の基板） ３１……光学基板 ３４……配向膜 ４……液晶層 ５……バックライト ６……タッチセンサ ７……シール部材 ８１、８１_ｎ、８１_ｎ＋１、８１_ｎ＋２……ゲート線 ８２、８２_ｍ、８２_ｍ＋１、８２_ｍ＋２……データ線 ８２１……蓄積容量電極 ８３、８３_{（ｎ、ｍ）}〜８３_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}……画素電極 ８４、８４_{（ｎ、ｍ）}〜８４_{（ｎ＋２、ｍ＋２）}……ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） ８５……絶縁膜 ９……制御手段 ９１……ＣＰＵ ９２……表示電圧作動回路 ９３……タッチ位置検出電圧作動回路 ９４……ゲートドライバ ９５……データドライバ ９６……電位上昇率検知手段 ９７……タッチ位置計算回路 Ｐ、Ｐ_{（ｎ、ｍ）}〜Ｐ_{（ｎ＋１、ｍ＋１）}……画素領域 Ｃ１……画素容量 Ｃ２……蓄積容量

Claims (4)

1. 共通電極を有する第１基板と、
   前記第１基板に対して対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた表示部と、
   前記第１基板側または前記第２基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
   前記第２基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
   前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
   隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
   前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、
   前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知し、検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出するよう構成され、
   前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、帰線期間に行われ、複数の前記帰線期間に分けて、全ての前記画素領域の充電時の電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知することを特徴とするタッチセンサ機能付き表示装置。
2. 共通電極を有する第１基板と、
   前記第１基板に対して対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた表示部と、
   前記第１基板側または前記第２基板側に設けられたタッチ面のタッチ位置を検出するタッチセンサとを有し、
   前記第２基板は、行方向に並んだ複数のデータ線と、
   前記データ線に略直交する列方向に並んだ複数のゲート線と、
   隣り合う一対の前記データ線および隣り合う一対の前記ゲート線とで囲まれた画素領域毎に配置された複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極毎に配置され、前記画素電極、前記データ線および前記ゲート線と電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、
   前記タッチセンサは、前記各画素領域を充電する際の電位上昇率を検知する電位上昇率検知手段を有し、
   前記複数のゲート線に対して順次電圧を印加し、当該電圧の印加タイミングに合わせて前記複数のデータ線にそれぞれほぼ同時に電圧を印加することにより前記各画素領域を充電し、その際の前記各画素領域における電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知し、検知された前記電位上昇率が所定範囲外である前記画素領域の位置を前記タッチ位置として検出するよう構成され、
   前記充電のためのデータ線への電圧の印加は、帰線期間に行われ、複数回の前記帰線期間に一度の割合で、前記画素領域の充電時の電位上昇率を前記電位上昇率検知手段によって検知することを特徴とするタッチセンサ機能付き表示装置。
3. 前記電位上昇率検知手段は、前記複数のデータ線を介して前記各画素領域の電位上昇率を検知する請求項１または２に記載のタッチセンサ機能付き表示装置。
4. 前記表示部は、液晶層を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のタッチセンサ機能付き表示装置。

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