JP6138876B2 - タッチセンサ内蔵型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサ内蔵型液晶表示装置に関し、さらに詳細には、タッチ感度を向上することができるタッチセンサ内蔵型液晶表示装置に関する。

最近、マルチメディア（multimedia）の発達とともに、これを適切に表示することができる表示装置の必要性に応じて、大型化が可能で、価格が安く、高表示品質（動画表現力、解像度、明るさ、コントラスト（contrast）、及び色再現力など）を有する平面型表示装置（以下、単に「表示装置」と称する）の開発が進められている。これらの平面型表示装置には、キーボード、マウス、トラックボール（Trackball）、ジョイスティック（Joystick）、デジタイザ（digitizer）などの様々な入力装置（Input Device）がユーザーと表示装置との間のインタフェースを構成するために用いられている。

しかし、前述のような入力装置を使用することは使い方を学ばなければならず、作業空間を占有するなどの不便を引き起こし、製品の完成度を高めるのが難しい面があった。したがって、便利でありながら簡便で誤作動の少ない表示装置のための入力装置への要求がますます増加している。このような要求に応じて、ユーザーが表示装置を見ながら手やペンなどで画面を直接タッチしたり、近接させて情報を入力すると、それを認識することができるタッチセンサ（touch sensor）が提案されている。

タッチセンサは簡単であり、誤作動が少なく、別の入力機器を使用せずに入力が可能であるだけでなく、ユーザーが画面に表示される内容を介して迅速かつ容易に操作することができる利便性のために、様々な表示装置に適用されている。

前述した表示装置に使用されるタッチセンサは、その構造に応じて上板付着型（add-on type）と上板内蔵型（on-cell type）及び内蔵型（integrated typeまたはin-cell type）に分けることができる。上板付着型は、表示装置とタッチセンサモジュールを個別に製造した後、表示装置の上板にタッチセンサモジュールを取り付ける方式である。上板内蔵型は表示装置の上部ガラス基板の表面にタッチセンサ素子を直接形成する方式である。内蔵型は表示装置内部にタッチセンサ素子を内蔵することにより、表示装置の薄型化を可能とし、また耐久性を向上させることができる方式である。

これらのうち、内蔵型タッチセンサは、表示装置の共通電極をタッチ電極に共用することができ、またその厚さを薄くすることができ、表示装置の内部にタッチ素子を形成することにより耐久性を向上させることができるため、比較的広く用いられている。

内蔵型タッチセンサは、耐久性と薄型化が可能である点で、上板付タッチセンサと、上板内蔵型タッチセンサの欠点を解決することができるので、特に関心を集めている。このような内蔵型タッチセンサは、タッチされた部分を感知する方式に応じて、光方式と静電容量方式に区分され、静電容量方式は、再度、自己静電容量方式（self capacitance type）と相互静電容量方式（mutual capacitance type）に細分化される。

自己静電容量方式タッチセンサは、タッチ感知パネルのタッチ領域に複数の独立パターンを形成し、それぞれの独立パターンの静電容量の変化を測定して、タッチされたかどうかを判断する方式である。相互静電容量方式タッチセンサは、タッチ感知パネルのタッチ電極の形成領域にＸ軸電極ライン（例えば、駆動電極ライン）とＹ軸電極ライン（例えば、センシング電極ライン）を互いに交差させてマトリックス（matrix）を形成し、Ｘ軸電極ラインに駆動パルスを印加した後、Ｙ軸電極ラインを介してＸ軸電極ラインとＹ軸電極ラインの交差点で定義されるセンシングノードに示される電圧の変化を感知して、タッチされたかどうかを判断する方式である。

相互静電容量方式のタッチセンサは、タッチ認識時に発生する相互静電容量の大きさは非常に小さいが、表示装置を構成するゲートラインとデータラインとの間の寄生容量（parasitic capacitance）は非常に大きいので、寄生容量によってタッチ位置を正確に認識することが困難となる問題がある。

また、相互静電容量方式のタッチセンサは、マルチタッチ認識のために、共通電極上にタッチ駆動のための複数のタッチ駆動ラインとタッチセンシングのための複数のタッチセンシングラインを形成しなければならないため、非常に複雑な配線構造を必要とする問題点がある。

自己静電容量方式のタッチセンサは、相互静電容量方式のタッチセンサに比べて簡単な配線構造で、タッチ精度を高めることができるので、必要に応じて広く使用されている。

以下、図１乃至図３を参照して、従来の自己静電容量方式のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置について説明する。図１は、従来のタッチセンサ内蔵型表示装置の平面図であり、図２は図１に示された従来のタッチセンサ内蔵型表示装置の一部の領域Ｒ１を示す平面図であり、図３は図２に示された領域Ｒ２を示す断面図である。

図１を参照すると、タッチセンサ内蔵型表示装置は、タッチ電極が形成され、データが表示されるアクティブ領域（ＡＡ）、アクティブ領域（ＡＡ）の外側に形成され、各種の配線とソース駆動及びタッチセンシングＩＣ１０が形成されるベゼル領域（ＢＡ）を含む。

アクティブ領域（ＡＡ）は、互いに交差する第１方向（例えば、ｘ軸方向）及び第１方向と交差する第２方向（例えば、ｙ軸方向）に分割された複数のタッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）と、複数のタッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）のそれぞれに接続され、第２方向に互いに並行するように配列される複数のタッチルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ１５、ＴＷ２１〜ＴＷ２５、…、ＴＷ８１〜ＴＷ８５）を含む。

アクティブ領域（ＡＡ）内の複数のタッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）は、表示装置の共通電極を分割して形成されたもので、データを表示ディスプレイモードの駆動時には、共通電極として動作して、タッチ位置を認識するタッチ駆動時には、タッチ電極として動作する。

ベゼル領域（ＢＡ）に配置されたソース及びタッチ駆動ＩＣ１０は、表示駆動時には表示装置のゲートライン（図示せず）を駆動させ、データラインに表示データを供給し、タッチ電極（共通電極）に共通電圧を供給する。ソース及びタッチ駆動ＩＣ１０はまた、タッチ駆動時にはタッチ電極にタッチ駆動電圧を供給し、タッチ前後のタッチ電極の静電容量の変化をスキャンして、タッチが実行されたタッチ電極の位置を決定する。ベゼル領域（ＢＡ）に配置された各種配線は、タッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）に接続されるタッチルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ１５、ＴＷ２１〜ＴＷ２５、…、Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）、ソース駆動及びタッチ駆動ＩＣ１０に接続されるゲート配線（図示せず）及び、データ配線（図示せず）等を含む。

図２及び図３を参照すると、従来のタッチセンサ内蔵型表示装置は、基板（ＳＵＢ）上に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、薄膜トランジスタのドレイン電極（ＤＥ）に接続される画素電極（Ｐｘ）と画素電極と重畳されるように形成されて水平電界を形成するタッチ電極（Ｔｘ１１）とを含む。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、基板（ＳＵＢ）上に形成されるゲートライン（ＧＬ）から延長されるゲート電極（ＧＥ）と、ゲートライン（ＧＬ）及びゲート電極（ＧＥ）をカバーするゲート絶縁膜（ＧＩ）上でゲート電極（ＧＥ）と一部が重畳されるように形成される半導体アクティブ層（Ａ）と、半導体アクティブ層上に形成され、一定の間隔をおいて離隔されたソース電極（ＳＥ）及びドレイン電極（ＤＥ）とを含む。ソース電極（ＳＥ）はゲート絶縁膜（ＧＩ）の上に配置されたデータライン（ＤＬ）から延長される。

画素電極（Ｐｘ）は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をカバーするように順次に形成される第１絶縁層（ＩＮＳ１）及び第２絶縁層（ＩＮＳ２）上に形成され、第１及び第２絶縁層（ＩＮＳ１、ＩＮＳ２）を貫通する第１コンタクトホール（ＣＨ１）を介して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極（ＤＥ）に接続される。

画素電極（Ｐｘ）は、第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）でカバーされる。第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）上にはデータライン（ＤＬ）と重なるようタッチルーティング配線（ＴＷ１１）が形成される。第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）上に形成されたタッチルーティング配線（ＴＷ１１）は、第２パッシベーション膜（ＰＡＳ２）でカバーされる。

第２パッシベーション膜（ＰＡＳ２）上にはタッチ電極（Ｔｘ１１）が形成され、第２パッシベーション膜（ＰＡＳ２）を貫通する第２コンタクトホール（ＣＨ２）を介してタッチルーティング配線（ＴＷ１１）に接続される。タッチ電極（Ｔｘ１１）は、ゲート絶縁膜（ＩＮＳ）上に形成される画素電極（Ｐｘ）と水平電界を形成するように複数のスリット（ＳＬ）を備える。

前述した構造のタッチセンサ内蔵型表示装置において、指またはスタイラスペンのような導電性金属が表示装置のアクティブ領域（ＡＡ）にタッチされる場合、接触位置に近接したタッチ電極の接触前後の静電容量の変化を認識して、タッチ位置を感知することができる。つまり、アクティブ領域（ＡＡ）に形成されたタッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）に駆動パルスを印加した後、タッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…Ｔｘ８１〜Ｔｘ８５）をセンシングして、タッチ電極それぞれのタッチ前後の自己静電容量の変化を感知すると、タッチ位置を感知することができる。

ところで、前述した従来のタッチセンサ内蔵型表示装置においては、タッチ電極が時間的に分離されて共通電極又はタッチ電極として機能するため、表示駆動期間とタッチ駆動期間にそれぞれ異なる信号が印加されるので（例えば、表示駆動区間には、共通の電圧が印加され、タッチ駆動期間には、タッチ駆動パルスが印加される）、タッチ駆動パルスにより、共通電圧にリップル現象（ripple phenomenon）が発生し、誤動作を誘発するという問題点があった。

さらに、タッチ電極は、タッチ電極周辺のデータライン、ゲートライン、及び画素電極等により発生する様々なキャパシタンス成分により、タッチセンシング時の影響を受けることになる。特に、ブラック―ホワイトの間のディスプレイパターンを変更する際には、タッチがなかったにも関わらず、タッチがセンシングされた生データの基本値が種々の容量成分によって変動することによりタッチとして認識されるＤＴＸ（Display to Touch Crosstalk）現象が発生する問題点があった。

本発明は前述した問題点を解消するためのものであり、本発明の目的は、 共通電圧のリップル現象やＤＴＸ現象が発生しないようにして、タッチ感度を向上させることができるタッチセンサ内蔵型液晶表示装置を提供することである。

前記目的を達成するための本発明のタッチセンサ内蔵型表示装置は、互いに交差するように配置される複数のデータライン及び複数のゲートラインと、前記複数のデータライン及び前記複数のゲートラインの交差部ごとに形成された複数の薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、前記ゲートラインのそれぞれが横切るように前記複数のデータラインとの間に配置された複数の画素電極と、前記データライン及びゲートラインと重畳され、前記複数の画素電極とは接触及び重畳されないように形成される複数のタッチ電極と、前記複数のタッチ電極にそれぞれ接続され、１方向に互いに並行するように配列される複数のタッチルーティング配線と、前記複数のデータライン及びゲートライン、前記複数の画素電極、及び前記複数のタッチ電極と重畳されるように形成される共通電極とを含むことを特徴とする。

前記構成において、複数のタッチ電極のそれぞれは、複数のウィンドウを有するフレーム状に形成され、前記複数のウィンドウのそれぞれには、前記複数の画素電極の内、少なくとも一つが配置されることができる。

また、それぞれのゲートラインは、前記複数の画素電極の中央部分に対応する領域を横切って、前記薄膜トランジスタのゲート電極を含むように形成される。

また、前記構成において、前記複数のゲートラインは、基板上に形成され、前記複数の薄膜トランジスタは、前記ゲートラインをカバーするゲート絶縁膜上に形成され、前記共通電極は、前記薄膜トランジスタをカバーする絶縁膜上に形成され、前記複数のタッチルーティング配線は、前記共通電極をカバーする第１パッシベーション膜上に互いに並行するように形成され、前記複数のタッチ電極は、前記複数のタッチルーティング配線をカバーする第２パッシベーション膜上に形成され、前記複数の画素電極は、前記複数のタッチ電極と一定の距離を置いて前記第２パッシベーション膜上に形成され、前記複数の画素電極は、前記絶縁膜、前記第１及び第２パッシベーション膜を貫通する第１コンタクトホールを介して前記複数の薄膜トランジスタのドレイン電極にそれぞれ接続され、前記複数のタッチ電極は、前記第２パッシベーション膜を貫通する第２コンタクトホールを介して前記複数のタッチルーティング配線にそれぞれ接続することができる。

また、前記構成において、１水平期間の間に、前記共通電極には共通電圧が供給され、前記複数のタッチ電極は、前記複数のタッチルーティング配線を介して、タッチ駆動電圧が供給される。

また、前記複数のウィンドウのそれぞれは、一つの画素電極を取り囲むように構成することができる。

これとは異なり、前記複数のウィンドウのそれぞれは、２以上の画素電極を取り囲むように構成することもできる。

また、前記複数の薄膜トランジスタの各々は、ゲート電極、前記データラインから延長され互いに対向する２つの枝を備えるソース電極、及び前記画素電極に接続されるドレイン電極を備えることができる。

前記構成においては、ゲート電極は、前記ゲートラインの一部で有り得る。

また、前記ドレイン電極は、前記枝と対向するように前記ソース電極の枝との間のスペースに挿入されるように配置することができる。

本発明に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置によれば、１水平期間の間に継続共通電圧が共通電極に印加されるので、タッチ駆動電圧によって共通電圧にリップル現象が発生することを防止することができる効果を得ることができる。

また、共通電極によってゲートラインと画素電極との間に寄生容量が形成されることを抑制することができるので、ＤＴＸ現象を除去することができる効果を得ることができる。

また、タッチ電極とデータラインの間に共通電極が配置されて、タッチ電極とデータラインの間に寄生容量が形成されることを抑制することができるので、タッチ感度を向上することができる効果を得ることができる。

従来のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の平面図である。 図１に示された従来のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の一部の領域Ｒ１を示す平面図である。 図２に示された領域Ｒ２を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置を概略的に示す一部分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の平面図である。 図５に示された一部の領域Ｒ３を示す平面図である。 図６に示された領域Ｒ４を示す平面図である。 図６のＩ−Ｉ’ラインに沿って取った断面図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の駆動を説明するためのタイミング図である。

以下、添付図面を参照して、本発明のタッチセンサ内蔵型表示装置の好ましい実施の形態を詳細に説明する。明細書全体にわたって同じ参照符号は、同じ構成要素を意味する。以下の説明においては、タッチセンサ内蔵型表示装置の一例として自己静電容量方式タッチセンサ内蔵型液晶表示装置（以下、「タッチセンサ内蔵型液晶表示装置」と称する）を挙げて含む具体的に説明することにするがこの実施の形態は、これに限定されるものではない。したがって、以下の自己静電容量方式タッチセンサ内蔵型液晶表示装置を単にタッチセンサ内蔵型表示装置とすることにする。

まず、図４〜図６を参照して、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置を概略的に示す一部分解斜視図であり、図５は、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の平面図であり、図６は、図５に示された一部の領域Ｒ３を示す平面図である。

図４を参照すると、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置は、液晶層（ＬＣ）を挟んで形成される薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴＡ）とカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を備える液晶表示パネル（ＬＣＰ）を含む。

薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴＡ）は、第１基板（ＳＵＢ１）上に第１方向（例えば、ｘ方向）に並行するように形成された複数のゲートライン（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３）、前記複数のゲートライン（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３）と互いに交差するように第２方向（例えば、ｙ方向）に並行するように形成されたデータライン（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）、前記ゲートライン（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３）とデータライン（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）とが交差する領域に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、液晶セルにデータ電圧を充電するための複数の画素電極（Ｐ）、画素電極（Ｐ）それぞれを取り囲みデータライン（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）及びゲートライン（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３）と重畳されるように形成されたタッチ電極（図示せず、図５及び図６を参照）、及び前記複数の画素電極（Ｐ）、タッチ電極、データライン（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）、及びゲートライン（ＧＬ１、ＧＬ２、ＤＬ３）と重畳されるように形成された共通電極（図示せず、図５及び図６を参照）を含む。

カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）は、第２基板（ＳＵＢ２）上に形成されるブラックマトリックス（ＢＭ）、カラーフィルタ（ＣＦ）を含む。液晶表示パネル（ＬＣＰ）の第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の外面には、それぞれ偏光板（図示せず）が取り付けられ、液晶と接する第１及び第２の基板（ＳＵＢ１、ＳＵＢ２）の内面には液晶のプレチルト角（ｐｒｅ−ｔｉｌｔ ａｎｇｌｅ）を設定するための配向膜（図示せず）がそれぞれ形成される。液晶表示パネル（ＬＣＰ）のカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）と薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴＡ）との間には、液晶セルのセルギャップ（cell gap）を維持するためのカラムスペーサー（column spacer）を形成することができる。

一方、共通電極は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードとＶＡ（Vertical Alignment）モードのような垂直電界駆動方式において第２基板（ＳＵＢ２）に形成され、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードとＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードのような水平電界駆動方式においては、画素電極（Ｐｘ）と共に第１基板（ＳＵＢ１）上に形成される。以下の本発明の実施の形態においては、水平電界駆動方式を例に挙げて説明する。

図５及び図６を参照すると、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置はアクティブ領域（ＡＡ）とベゼル領域（ＢＡ）とを含む。アクティブ領域（ＡＡ）は、データライン（ＤＬ１〜ＤＬ１０）、ゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）、共通電極（ＣＯＭ）、画素電極（Ｐ、Ｐ１１〜Ｐ４９）、タッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ５５）、タッチルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ５５）等が形成され、データが表示される領域である。ベゼル領域（ＢＡ）は、アクティブ領域（ＡＡ）の外側に配置され、ソース及びタッチ駆動ＩＣ１００と、各種配線とが形成される領域である。

データライン（ＤＬ１〜ＤＬ１０）とゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）とは、互いに交差するように、それぞれ第１方向（例えば、ｘ軸方向）及び第２方向（例えば、ｙ軸方向）に配列されている。

画素電極（Ｐ１１〜Ｐ４９）は、データライン（ＤＬ１〜ＤＬ１０）との間ごとにゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）のそれぞれが、その中間部を横切るように配置される。すなわち、ゲートラインの各々は同じ行に配置された画素電極（Ｐ１１〜Ｐ１９、Ｐ２１〜Ｐ２９、Ｐ３１〜Ｐ３９、Ｐ４１〜Ｐ４９）を横切るように配置される。このような配列に応じて互いに隣接するゲートライン（例えば、ＧＬ１とＧＬ２）と互いに隣接するデータライン（例えば、ＤＬ１、ＤＬ２）との間には、上下で隣接する2つの画素電極（Ｐ１１、Ｐ２１）のそれぞれの約１/２の領域が位置することになる。

各タッチ電極（例えば、Ｔｘ１１）は、データライン（ＤＬ１〜ＤＬ５）と重畳され、複数の画素電極（Ｐ１１〜Ｐ１４、Ｐ２１〜Ｐ２４、Ｐ３１〜Ｐ３４、Ｐ４１〜Ｐ４４）を非接触方式で取り囲むように複数のウィンドウを有する格子状のパターン形状を有する。

共通電極（ＣＯＭ）は、画素電極（Ｐ）にデータラインを介してデータを供給するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成領域を除外した領域に形成される。すなわち、共通電極（ＣＯＭ）は、データライン（ＤＬ１〜ＤＬ１０）、ゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）、画素電極（Ｐ１１〜Ｐ４９）、及びタッチ電極（Ｔｘ１１、Ｔｘ１２）と重畳されるように形成される。

図５に示すようにタッチルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ１５、ＴＷ２１〜ＴＷ２５、…、ＴＷ５１〜ＴＷ５５）は、複数のタッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ５１〜Ｔｘ５５）にそれぞれ接続され、第２方向に互いに並行するように配列される。ルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ１５、ＴＷ２１〜ＴＷ２５、…、ＴＷ５１〜ＴＷ５５）は開口率が低下しないように、データラインと重畳されるように形成されることが望ましい。タッチルーティング配線（ＴＷ１１〜ＴＷ１５、ＴＷ２１〜ＴＷ２５、…、ＴＷ５１〜ＴＷ５５）のそれぞれは、タッチブロックを形成するように、タッチ電極（Ｔｘ１１〜Ｔｘ１５、Ｔｘ２１〜Ｔｘ２５、…、Ｔｘ５１〜Ｔｘ５５）のそれぞれに接続される。たとえば、一つのタッチブロック（ＴＢ１）は、タッチルーティング配線（ＴＷ１１）をタッチ電極（Ｔｘ１１）に接続させることにより形成され、他のタッチブロック（ＴＢ２）は、タッチルーティング配線（ＴＷ１１）をタッチ電極（Ｔｘ１１）に接続させることにより形成することができる。隣接するタッチブロック（ＴＢ１、ＴＢ２）との間には、画素電極（Ｐ１５、Ｐ２５、Ｐ３５、Ｐ４５）が配置されることができる。

次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置のタッチルーティング配線とタッチ電極の接続構造及び薄膜トランジスタと画素電極の接続構造について、さらに詳細に説明する。図７は、図６に示された領域Ｒ４を示す平面図であり、図８は、図６のＩ−Ｉラインに沿って取った断面図である。以下の説明においては、説明の便宜のために一つの画素領域を中心に説明する。

図７及び図８を参照すると、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置は、薄膜トランジスタのアレイ（ＴＦＴＡ）の基板（ＳＵＢ１）上に互いに交差するように形成されるゲートライン（ＧＬ２）及びデータライン（ＤＬ１〜ＤＬ６）と、前記ゲートライン（ＧＬ２）及びデータライン（ＤＬ１、ＤＬ２）の交差領域に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、隣接するデータライン（ＤＬ１、ＤＬ２）の間でゲートライン（ＧＬ２）がその中央部を横切るように配置される画素電極（Ｐ２１）と、前記画素電極（Ｐ２１）を取り囲み画素電極（Ｐ２１）を露出させるウィンドウを備えるタッチ電極（Ｔｘ１１）と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を除外したゲートライン（ＧＬ１）、データライン（ＤＬ１、ＤＬ２）、画素電極（Ｐ２１）、及びタッチ電極（Ｔｘ１１）と重畳されるように配置された共通電極（ＣＯＭ）とを含む。本発明のタッチ電極のウィンドウは、一つの画素電極を取り囲むことと記載されているが、本発明がこれに限定されるものではない。タッチ電極のウィンドウは、２以上の画素電極を取り囲むように構成することもできる。

前記構成において、第１基板（ＳＵＢ１）上には、図６に示された複数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）が互いに並行するように形成され、その上部には、複数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬ４）をカバーするようにゲート絶縁膜（ＧＩ）が形成される。ゲート絶縁膜（ＧＩ）上には、データライン（ＤＬ２）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する活性層（Ａ）、ソース電極（ＳＥ）及びドレイン電極（ＤＥ）が順に形成される。活性層（Ａ）は、ゲート電極（ＧＥ）と対応する位置で、ゲート絶縁膜（ＧＩ）上に形成され、ソース電極（ＳＥ）及びドレイン電極（ＤＥ）は、活性層（Ａ）の一部を露出させるように活性層（Ａ）上で分離されて形成される。ソース電極（Ｓ）は、データライン（ＤＬ２）からそれぞれ延長される２つの枝を備えることができる。ドレイン電極（ＤＥ）は、ソース電極（ＳＥ）の枝の間で形成された空間に挿入される。

前記実施の形態において、たとえ薄膜トランジスタは、ゲート電極がソース/ドレイン電極の下層に形成されるボトムゲート構造（gate bottom structure）の薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ゲート電極がソース/ドレイン領域の上部に形成されるトップゲート構造（gate top structure）の薄膜トランジスタも含まれているものと理解しなければならない。トップゲート構造（gate top structure）の薄膜トランジスタの構成は、既に知られているので、それに対する詳細な説明は省略する。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とデータライン（ＤＬ２）とが形成されたゲート絶縁膜（ＧＩ）上には、これらをカバーする第１絶縁膜（ＩＮＳ１）と、平坦化のための第２絶縁膜（ＩＮＳ）とが順に形成される。

第２絶縁膜（ＩＮＳ２）上には共通電極（ＣＯＭ）が形成される。共通電極（ＣＯＭ）は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される領域を除外した領域に形成される。共通電極（ＣＯＭ）が形成された第２絶縁膜（ＩＮＳ２）上には、共通電極（ＣＯＭ）をカバーするように第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）が形成される。

第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）上にはデータライン（ＤＬ２）と重畳されるようにタッチルーティング配線（ＴＷ１１）が形成される。タッチルーティング配線（ＴＷ１１）が形成された第１パッシベーション膜（ＰＡＳ１）上には、タッチルーティング配線（ＴＷ１１）をカバーするように第２パッシベーション膜（ＰＡＳ２）が形成される。

第２パッシベーション膜（ＰＡＳ２）上には、画素電極（Ｐ２１）とタッチ電極（Ｔｘ１１）とが互いに接触しないように形成される。

画素電極（Ｐ２１）は、図６を参照して既に説明したように、隣接するデータライン（例えば、ＤＬ１、ＤＬ２）の間でゲートライン（ＧＬ２）がその中央部を横切るように形成される。画素電極（Ｐ２１）は、第１及び第２パッシベーション膜（ＰＡＳ１、ＰＡＳ２）と、第１及び第２絶縁膜（ＩＮＳ１、ＩＮＳ２）を貫通する第１コンタクトホール（ＣＨ１）とを介して露出される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極（ＤＥ）に接続される。

タッチ電極（Ｔｘ１１）は、既に説明したように、一つの画素電極（Ｐ２１）が１つのウィンドウを介して露出されるように格子状のパターンで形成される。タッチ電極（Ｔｘ１１）のウィンドウは、複数の画素電極を露出させるように形成することもできる。

次に、図９を参照して、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置の表示駆動とタッチ駆動について説明する。図９は、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置において、表示駆動期間とタッチ駆動期間の動作を説明するための図である。

図９を参照すると、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置は、表示駆動期間とタッチ駆動期間が区分されず、それぞれ独立して駆動される。つまり、１水平期間（１Ｈ）の間の共通電極（ＣＯＭ）に共通電圧（Ｖｃｏｍ）が供給され続け、タッチ電極（Ｔｘ）には、タッチ駆動及びタッチセンシングのためのタッチ駆動電圧（Ｖｔｓｐ）が供給され続ける。このため、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置では、表示駆動のための共通電極（ＣＯＭ）とタッチ駆動のためのタッチ電極（Ｔｘ）とが別に形成される。

したがって、タッチセンサ内蔵型液晶表示装置を表示駆動期間とタッチ駆動期間に時分割して駆動させる必要がなく、１水平期間中に継続共通電圧が共通電極に印加されるので、タッチ駆動電圧による共通電圧におけるリップル現象の発生を防止できる、という効果を得ることができる。

さらに、ソース及びタッチ駆動ＩＣ１００が表示駆動区間とタッチ駆動期間に分割して時分割処理をする必要がないため、時分割処理のために必要な素子を省略することができるようになる。したがって、ソース及びタッチ駆動ＩＣ１００をより簡単に構成できる、という効果を得ることができる。

また、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置によれば、タッチ電極（Ｔｘ）がデータライン（ＤＬ）と重畳されるように形成され、タッチ電極（Ｔｘ）とデータライン（ＤＬ）との間に共通電極（ＣＯＭ）が配置されるので、タッチ電極（Ｔｘ）とデータライン（ＤＬ）との間に寄生容量が形成されることを抑制することができる。したがって、タッチセンサ内蔵型液晶表示装置のタッチ感度の向上を可能にする、という効果を得ることができる。

また、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型液晶表示装置によれば、ゲートライン（ＧＬ）が画素電極（Ｐ）の中央部を横切るように配置され、ゲートライン（ＧＬ）と画素電極（Ｐ）との間に共通電極（ＣＯＭ）が配置される。このような配置関係に基づいてゲートライン（ＧＬ）、画素電極（Ｐ）、及び共通電極（ＣＯＭ）が重畳される部分では、画素電極（Ｐ）と共通電極（ＣＯＭ）との間に水平電界が形成されるので、これらの上部の液晶が正常に駆動される。また、共通電極（ＣＯＭ）によってゲートライン（ＧＬ）と画素電極（Ｐ）との間に寄生容量が形成されることを抑制することができる。したがって、ブラック―ホワイトの間の表示パターンの変更が発生しても、寄生容量の影響を遮断することができるため、ＤＴＸ現象を除去することができる効果を得ることができる。

以上説明した内容を介して当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更及び修正が可能であることが分かる。たとえば、本発明の実施の形態で説明したタッチ電極の数は説明のための例示に過ぎず、本発明の権利範囲に影響を与えるためのものではないことを理解しなければならない。したがって、本発明の技術的範囲は、発明の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められなければならない。

Claims (10)

1. 第１基板を備えるタッチセンサ内蔵型表示装置であって、
   互いに交差するように配置される複数のデータライン及び複数のゲートラインと、
   前記複数のデータラインと前記複数のゲートラインとの交差部ごとに形成された複数の薄膜トランジスタと、
   前記第１基板上の複数の画素電極であって、前記薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、前記ゲートラインのそれぞれが横切るように前記複数のデータラインとの間に配置された複数の画素電極と、
   前記第１基板上の複数のタッチ電極であって、前記データライン及び前記ゲートラインと重畳され、前記複数の画素電極とは接触及び重畳されないように形成され、自己容量タッチ電極として構成される複数のタッチ電極と、
   前記複数のタッチ電極にそれぞれ接続されて互いに並行するように配列される複数のタッチルーティング配線と、
   前記第１基板上の共通電極であって、前記複数のタッチ電極から分離し、前記複数のデータライン及び前記複数のゲートライン、前記複数の画素電極、並びに前記複数のタッチ電極と重畳されるように形成される共通電極とを含むことを特徴とするタッチセンサ内蔵型表示装置。
2. 前記複数のタッチ電極のそれぞれは、複数のウィンドウを有する格子状のパターンで形成され、前記複数のウィンドウのそれぞれは、少なくとも一つの画素電極を取り囲むことを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
3. 前記ゲートラインのそれぞれは、同じラインに配置された複数の画素電極の中央部を横切るように構成され、前記薄膜トランジスタのゲート電極を含むことを特徴とする、請求項２に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
4. 前記複数のゲートラインは、前記第１基板上に形成され、
   前記複数の薄膜トランジスタは、前記ゲートラインをカバーするゲート絶縁膜上に形成され、
   前記共通電極は、前記薄膜トランジスタをカバーする絶縁膜上に形成され、
   前記複数のタッチルーティング配線は、前記共通電極をカバーする第１パッシベーション膜上に互いに並行するように形成され、
   前記複数のタッチ電極は、前記複数のタッチルーティング配線をカバーする第２パッシベーション膜上に形成され、
   前記複数の画素電極は、前記複数のタッチ電極と一定距離を置いて前記第２パッシベーション膜上に形成され、
   前記複数の画素電極は、前記絶縁膜、前記第１パッシベーション膜及び前記第２パッシベーション膜を貫通する第１コンタクトホールを介して前記複数の薄膜トランジスタのドレイン電極にそれぞれ接続され、
   前記複数のタッチ電極は、前記第２パッシベーション膜を貫通する第２コンタクトホールを介して前記複数のタッチルーティング配線にそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項１乃至３の内、いずれか一項に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
5. １水平期間の間に、前記共通電極には共通電圧が供給され、前記複数のタッチ電極には、前記複数のタッチルーティング配線を介して、タッチ駆動電圧が供給されることを特徴とする、請求項１乃至３の内、いずれか一項に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
6. 前記複数のウィンドウのそれぞれは、一つの画素電極を取り囲むことを特徴とする、請求項２又は３に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
7. 前記複数のウィンドウのそれぞれは、２以上の画素電極を取り囲むことを特徴とする、請求項２又は３に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
8. 前記複数の薄膜トランジスタの各々は、ゲート電極、前記データラインから延長され、互いに対向する２つの枝を備えるソース電極、及び前記画素電極に接続されるドレイン電極を備えることを特徴とする、請求項１又は３に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
9. 前記ゲート電極は、前記ゲートラインの一部であることを特徴とする、請求項８に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。
10. 前記ドレイン電極は、前記枝と対向するように前記ソース電極の枝の間のスペースに挿入されることを特徴とする、請求項９に記載のタッチセンサ内蔵型表示装置。

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