JP6514593B2

JP6514593B2 - タッチ検出機能付表示装置

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Publication number: JP6514593B2
Application number: JP2015143243A
Authority: JP
Inventors: 小野　記久雄; 記久雄小野
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: WO2017013844A1; US20180143711A1; US10795514B2; JP2017027224A

Description

本発明は、タッチパネルの機能を内蔵したタッチ検出機能付表示装置に関する。

従来、様々なタッチパネル付表示装置が提案されている。近年では、表示装置全体の薄型化を図るために、タッチパネルの機能を表示パネルの内部に組み込んだ、所謂インセル型(In-cell)のタッチ検出機能付表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の表示装置は、バックライト側に配置された第１基板（ＴＦＴ基板）にタッチ検出用の電極を設け、第２基板（ＣＦ基板）が配置された表示面側から表示パネルにタッチされたときの電極と指との間の静電容量の変化に基づいて、タッチ位置を検出する。

特開２０１４−２０６９８４号公報

しかしながら、従来の技術では、タッチ検出用の電極は、画像表示領域に配置されており、画像表示領域外の周辺領域には配置されていないため、画像表示領域の端部及び周辺領域におけるタッチ検出精度が低いという問題がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、周辺領域においてもタッチ位置を検出することができるタッチ検出機能付表示装置を提供することにある。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置は、上記課題を解決するために、複数のゲート線と、複数のデータ線と、複数の画素電極と、複数のタッチセンサ電極とを含む第１基板と、前記第１基板に対向配置される第２基板と、を含み、前記第１基板は、前記第２基板よりもタッチ動作側に配置されており、前記複数のタッチセンサ電極の一部は、画像表示領域の外に位置する周辺領域に配置されている、ことを特徴とする。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数のタッチセンサ電極のうち、前記画像表示領域の端部に配置される複数のタッチセンサ電極は、前記画像表示領域と前記周辺領域とに跨って配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記第１基板において、前記複数のタッチセンサ電極は、前記複数のゲート線、前記複数のデータ線、及び前記複数の画素電極よりもタッチ動作側に配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、平面的に見て、前記ゲート線が延在する方向に隣り合う２つの前記タッチセンサ電極の第１の境界は、前記データ線に重ならない位置に配置されており、かつ、前記データ線が延在する方向に隣り合う２つの前記タッチセンサ電極の第２の境界は、前記ゲート線に重ならない位置に配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記第１基板は、さらに、前記複数の画素電極に対向配置された共通電極を含み、平面的に見て、前記タッチセンサ電極における前記第１及び第２の境界は、前記共通電極に覆われていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記第１基板は、さらに、前記複数のタッチセンサ電極のそれぞれに電気的に接続された複数のタッチセンサ電極線を含み、１本の前記タッチセンサ電極線は、絶縁膜を介して、１つの前記タッチセンサ電極に電気的に接続されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数の画素電極は、複数のグループに分割されており、１つの前記タッチセンサ電極は、１つの前記グループに含まれる複数の画素電極に対して１つの割合で配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数のタッチセンサ電極は、遮光性を有する金属材料で構成されており、平面的に見て、前記複数のタッチセンサ電極は、前記複数のゲート線及び前記複数のデータ線に重なるように配置され、かつ、前記複数の画素電極に重なる位置に開口部が形成されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数のタッチセンサ電極は、透明電極材料で構成されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数のタッチセンサ電極は、遮光性を有する金属材料で構成された複数の第１タッチセンサ電極と、透明電極材料で構成された複数の第２タッチセンサ電極とを含み、平面的に見て、前記複数の第１タッチセンサ電極は、前記複数のゲート線及び前記複数のデータ線に重なるように配置され、かつ、前記複数の画素電極に重なる位置に開口部が形成されており、平面的に見て、前記各第２タッチセンサ電極は、前記各第１タッチセンサ電極を覆うように配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記第１基板は、さらに、前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極を含み、１つの前記共通電極は、絶縁膜を介して、１つの前記タッチセンサ電極に電気的に接続されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、平面的に見て、前記ゲート線が延在する方向に隣り合う２つの前記共通電極の境界は、前記データ線に重なる位置に配置されており、かつ、前記データ線が延在する方向に隣り合う２つの前記共通電極の境界は、前記ゲート線に重なる位置に配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記第１基板は、さらに、カラーフィルタを含んでもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記複数のタッチセンサ電極は、前記画像表示領域及び前記周辺領域において、ガラス基板上に形成され、前記複数のタッチセンサ電極を覆うように第１絶縁膜が形成され、前記第１絶縁膜上に、前記複数のゲート線が形成され、前記複数のゲート線を覆うように第２絶縁膜が形成され、前記第２絶縁膜上に、前記複数のデータ線が形成され、前記複数のデータ線を覆うように第３絶縁膜が形成され、前記第３絶縁膜上に、前記複数の画素電極が形成されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記周辺領域において、前記第１絶縁膜上に、前記複数のゲート線に電気的に接続される複数の引出線が形成されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、バックライトをさらに含み、前記第２基板は、前記第１基板よりも前記バックライト側に配置されていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置では、前記周辺領域は、前記複数のゲート線のそれぞれにゲート信号を出力する駆動回路が配置された駆動回路領域を含み、平面的に見て、前記複数のタッチセンサ電極の一部は、前記駆動回路領域に重なっていてもよい。

本発明に係るタッチ検出機能付表示装置の構成によれば、周辺領域においてもタッチ位置を検出することができる。

本実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。実施例１に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図２の切断線３−３´で示す部分の断面図である。図２の符号「４」で示した範囲を拡大した平面図である。図４の切断線５−５´で示す部分の断面図である。図２の符号「６」で示した範囲を拡大した平面図である。図６の切断線７−７´で示す部分の断面図である。図２の符号「８」で示した範囲を拡大した平面図である。図８の切断線９−９´で示す部分の断面図である。図２の符号「１０」で示した範囲を拡大した平面図である。図１０の切断線１１−１１´で示す部分の断面図である。実施例２に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図１２の切断線１３−１３´で示す部分の断面図である。図１２の符号「１４」で示した範囲を拡大した平面図である。図１４の切断線１５−１５´で示す部分の断面図である。実施例３に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図１６の切断線１７−１７´で示す部分の断面図である。図１６の符号「１８」で示した範囲を拡大した平面図である。図１８の切断線１９−１９´で示す部分の断面図である。図１６の符号「２０」で示した範囲を拡大した平面図である。図２０の切断線２１−２１´で示す部分の断面図である。実施例４に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図２２の切断線２３−２３´で示す部分の断面図である。図２２の符号「２４」で示した範囲を拡大した平面図である。図２４の切断線２５−２５´で示す部分の断面図である。実施例５に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図２６の切断線２７−２７´で示す部分の断面図である。図２６の符号「２８」で示した範囲を拡大した平面図である。図２８の切断線２９−２９´で示す部分の断面図である。実施例６に係る液晶表示装置を部分拡大した平面図である。図３０の切断線３１−３１´で示す部分の断面図である。図３０の符号「３２」で示した範囲を拡大した平面図である。図３２の切断線３３−３３´で示す部分の断面図である。実施例７に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。本発明の実施形態では、液晶表示装置を例に挙げるが、本発明に係る表示装置は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ表示装置等であってもよい。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の全体構成の概略を示す平面図である。液晶表示装置ＬＣＤを構成する平面領域には、画像表示領域ＤＩＳＰと、画像表示領域ＤＩＳＰ外の周辺領域とが含まれる。周辺領域には、例えば、ゲート線にゲート信号を供給するための回路（例えばシフトレジスタ回路）、該回路に接続される引き出し線、保護回路等が配置される駆動回路領域ＧＩＰや、回路及び配線等が配置されていない領域や、いわゆる額縁領域等が含まれる。以下では、周辺領域の一例として、駆動回路領域ＧＩＰを挙げる。上記平面領域には、行方向及び列方向にマトリクス状に複数配列されたタッチ電極領域ＴＰＭが含まれる。なお、ゲート線が延在する方向を行方向、データ線が延在する方向を列方向とする。複数のタッチ電極領域ＴＰＭは、互いに電気的に分離して配置されている。タッチ電極領域ＴＰＭの数は限定されない。また、端部に配置されるタッチ電極領域ＴＰＭは、駆動回路領域ＧＩＰに重なるように配置されている。

液晶表示装置ＬＣＤは、複数のタッチパネル駆動配線ＴＰＲと、タッチパネルドライバＴＰＩＣと、フレキシブル基板ＦＰＣと、表示駆動ドライバ（ゲートドライバ、ソースドライバ、コモンドライバ）（図示せず）とを含んでいる。各タッチパネル駆動配線ＴＰＲ（タッチセンサ電極線）は、各タッチ電極領域ＴＰＭに延伸し、後述するタッチパネル電極（タッチセンサ電極）に電気的に接続されている。１つのタッチ電極領域ＴＰＭのタッチパネル電極には、少なくとも１本のタッチパネル駆動配線ＴＰＲが電気的に接続されている。なお、各タッチパネル駆動配線ＴＰＲは、画像表示領域ＤＩＳＰにおいて同じ長さで形成されていてもよい。

以下、液晶表示装置ＬＣＤの具体的な構成について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図の構成において、共通する構成については同じ符号を付し、説明を適宜省略する。

［実施例１］
図２は、実施例１に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。画像表示領域ＤＩＳＰには、列方向に延在する複数のデータ線ＤＬと、行方向に延在する複数のゲート線ＧＬとが設けられている。複数のデータ線ＤＬは行方向に略等間隔で配置され、複数のゲート線ＧＬは列方向に略等間隔で配置されている。タッチパネル駆動配線ＴＰＲは、平面的に見て、データ線ＤＬに重なるように配置されている。なお、図２では、便宜上、タッチパネル駆動配線ＴＰＲとデータ線ＤＬとをずらして示している。各データ線ＤＬと各ゲート線ＧＬとの各交差部には、薄膜トランジスタＴＦＴ（Thin Film Transistor）が設けられている。隣り合う２本のデータ線ＤＬと、隣り合う２本のゲート線ＧＬとで区画された領域が１つの画素領域となる。各タッチ電極領域ＴＰＭには、複数の画素領域が含まれる。複数の画素電極は、複数のグループに分割されており、１つのタッチ電極領域ＴＰＭ及びタッチパネル電極は、１つのグループに含まれる複数の画素電極に対して１つの割合で配置されている。端部のタッチ電極領域ＴＰＭ（例えばタッチ電極領域ＴＰＭ１）は、駆動回路領域ＧＩＰに重なるように配置されている。行方向に隣り合う２つのタッチ電極領域ＴＰＭ、及び、列方向に隣り合う２つのタッチ電極領域ＴＰＭはそれぞれ、互いに電気的に分離している。

図３は、図２の切断線３−３´で示す部分の断面図である。図３では、３つの画素領域を含む画像表示領域ＤＩＳＰと、駆動回路領域ＧＩＰとを示している。液晶表示装置ＬＣＤは、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板；第１基板）と、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板；第２基板）と、両基板間に挟持された液晶層ＬＣとを含んでいる。また、ＣＦ基板の背面側にはバックライト（図示せず）が配置されている。液晶層ＬＣには、電界方向に沿って液晶分子の長軸が揃うポジ型の液晶分子（図示せず）が封入されている。

ＴＦＴ基板を構成するガラス基板ＴＦＴＳＵＢ上には、タッチパネル電極ＴＰＤが形成されており、タッチパネル電極ＴＰＤを覆うように第１絶縁膜ＵＩＮＳ１及び第２絶縁膜ＵＩＮＳ２が形成されている。タッチパネル電極ＴＰＤは、遮光性を有する金属材料で形成されている。駆動回路領域ＧＩＰの第２絶縁膜ＵＩＮＳ２上には、シフトレジスタ回路用のゲート引出線ＧＩＰＧＬが形成されており、ゲート引出線ＧＩＰＧＬを覆うようにゲート絶縁膜ＧＳＮが形成されている。駆動回路領域ＧＩＰのゲート絶縁膜ＧＳＮ上には、シフトレジスタ回路用のドレイン引出線ＧＩＰＤＬが形成されており、ドレイン引出線ＧＩＰＤＬを覆うように第１保護膜ＰＡＳ１及び第２保護膜ＰＡＳ２が形成されている。画像表示領域ＤＩＳＰのゲート絶縁膜ＧＳＮ上には、データ線ＤＬが形成されており、データ線ＤＬを覆うように第１保護膜ＰＡＳ１及び第２保護膜ＰＡＳ２が形成されている。画像表示領域ＤＩＳＰにおいて、データ線ＤＬは、平面的に見て、タッチパネル電極ＴＰＤに重なるように配置されている。画像表示領域ＤＩＳＰの第２保護膜ＰＡＳ２上には、透明電極材料ＩＴＯ（インジウム・錫・酸化物）からなる共通電極ＣＩＴが形成されており、共通電極ＣＩＴを覆うように層間絶縁膜ＯＩＮＳが形成されている。共通電極ＣＩＴは、各タッチ電極領域ＴＰＭ内の画像表示領域ＤＩＳＰに個別に形成されている。画像表示領域ＤＩＳＰの層間絶縁膜ＯＩＮＳ上には、ＩＴＯからなる画素電極ＰＩＴが形成されており、画素電極ＰＩＴを覆うように配向膜ＯＲＩ１が形成されている。画素電極ＰＩＴには複数のスリットが形成されている。ガラス基板ＴＦＴＳＵＢの表示面側には、偏光板ＰＯＬ１が形成されている。

ＣＦ基板を構成するガラス基板ＣＦＳＵＢ上には、ブラックマトリクスＢＭと、赤色のカラーフィルタＣＦＲ、緑色のカラーフィルタＣＦＧ、青色のカラーフィルタＣＦＢとが形成されており、これらを覆うようにオーバーコート膜ＯＣが形成されている。オーバーコート膜ＯＣ上には、配向膜ＯＲＩ２が形成されている。ガラス基板ＣＦＳＵＢの背面側（バックライト側）には、偏光板ＰＯＬ２が形成されている。ＴＦＴ基板とＣＦ基板とは、シール材ＳＥＬにより接着固定されている。

図４は、図２の符号「４」で示した範囲を拡大した平面図である。図４では、１つの画素領域を示している。なお、図４は、ＴＦＴ基板の平面パターンを示している。以降の画素領域を示す図面においてもＴＦＴ基板の平面パターンを示すものとする。

隣り合う２本のゲート線ＧＬと、隣り合う２本のデータ線ＤＬの内側には画素電極ＰＩＴが形成されている。画素電極ＰＩＴには、複数のスリット（開口部）が設けられている。タッチ電極領域ＴＰＭ内の複数の画素領域に共通して、共通電極ＣＩＴが形成されている。平面的に見て、データ線ＤＬの一部と、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＭの一部が、半導体層ＳＥＭに重なっている。画素電極ＰＩＴは、第１コンタクトホールＣＯＮＴ１を介してソース電極ＳＭに電気的に接続されている。共通電極ＣＩＴにおける、第１コンタクトホールＣＯＮＴ１及び薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＭに重なる領域には、画素電極ＰＩＴとソース電極ＳＭとを電気的に接続させるための開口部が形成されている。タッチパネル電極ＴＰＤは、ゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬに重なるように形成されており、ゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬで囲まれた内側の領域は開口部が形成されている。この開口部は、バックライトの光が透過する透過領域となる。すなわち、タッチパネル電極ＴＰＤは、画像表示領域ＤＩＳＰ内において、格子状に形成されている。

図５は、図４の切断線５−５´で示す部分の断面図である。ゲート線ＧＬは、第２絶縁膜ＵＩＮＳ２上に形成されている。平面的に見て、ゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬは、それぞれ、タッチパネル電極ＴＰＤに重なるように配置されている。画素電極ＰＩＴは、共通電極ＣＩＴの開口部において、第１コンタクトホールＣＯＮＴ１を介して、ソース電極ＳＭに電気的に接続されている。ＣＦ基板にはブラックマトリクスＢＭが形成されている。ブラックマトリクスＢＭは、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層ＳＥＭにバックライトからの光が入射するのを防ぐ遮光膜として機能する。なお、タッチパネル電極ＴＰＤは、遮光性を有しブラックマトリクスとしての機能も有するため、ＣＦ基板のブラックマトリクスＢＭは、隣り合うカラーフィルタＣＦの境界に配置されていなくてもよい。

ここで、液晶表示装置ＬＣＤの駆動方法を簡単に説明する。ゲート線ＧＬは低抵抗の金属層で形成されており、ゲートドライバ（図示せず）から走査用のゲート電圧が印加される。また、データ線ＤＬは低抵抗の金属層で形成されており、ソースドライバ（図示せず）から映像用のデータ電圧が印加される。ゲート線ＧＬにゲートオン電圧が印加されると、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層ＳＥＭが低抵抗となり、データ線ＤＬに印加されたデータ電圧が、低抵抗の金属層で形成されたソース電極ＳＭを介して、ソース電極ＳＭに電気的に接続された画素電極ＰＩＴに伝達される。共通電圧は、コモンドライバ（図示せず）から共通電極ＣＩＴに印加される。共通電極ＣＩＴは、層間絶縁膜ＯＩＮＳを介して画素電極ＰＩＴに重なっている。画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て、画素電極ＰＩＴのスリットを介して共通電極ＣＩＴに至る駆動用電界により液晶層ＬＣが駆動され、画像が表示される。なお、カラー表示を行う場合は、縦ストライプ状のカラーフィルタＣＦで形成された赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色に対応するそれぞれの画素領域の画素電極に接続されたデータ線ＤＬ１（Ｒ）、ＤＬ２（Ｇ）、ＤＬ３（Ｂ）に所望のデータ電圧を印加することにより実現される。

図６は、図２の符号「６」で示した範囲を拡大した平面図である。図７は、図６の切断線７−７´で示す部分の断面図である。図６及び図７では、隣り合う第１タッチ電極領域ＴＰＭ１及び第２タッチ電極領域ＴＰＭ２の境界部分に配置される２つの画素領域を示している。図６に示すように、タッチパネル電極ＴＰＤは、所定の画素領域の各ゲート線ＧＬ上で分割されている。また、図示はしないが、タッチパネル電極ＴＰＤは、さらに、所定の画素領域の各データ線ＤＬ上で分割されている。なお、行方向に隣り合う２つのタッチパネル電極ＴＰＤの境界（分割位置）は、データ線ＤＬに重ならない位置に配置され、列方向に隣り合う２つのタッチパネル電極ＴＰＤの境界（分割位置）は、ゲート線ＧＬに重ならない位置に配置されることが好ましい。これにより、タッチパネル電極ＴＰＤのブラックマトリクスとしての機能の低下を防ぐことができる。１つのタッチ電極領域ＴＰＭには、１つのタッチパネル電極が対応して配置されている。これにより、複数のタッチ電極領域ＴＰＭそれぞれに対応する、互いに電気的に切り離された複数のタッチパネル電極ＴＰＤが形成される。１つのタッチパネル電極ＴＰＤは、１つの座標を検出するための電極（タッチセンサ電極）として機能する。

また、図６及び図７に示すように、共通電極ＣＩＴは、データ線ＤＬ上で分割されている。また、図示はしないが、共通電極ＣＩＴは、さらに、ゲート線ＧＬ上で分割されている。すなわち、行方向に隣り合う２つの共通電極ＣＩＴの境界は、データ線ＤＬに重なる位置に配置され、列方向に隣り合う２つの共通電極ＣＩＴの境界は、ゲート線ＧＬに重なる位置に配置される。共通電極ＣＩＴは、タッチパネル電極ＴＰＤと同様に、１つのタッチ電極領域ＴＰＭに、１つの共通電極ＣＩＴが対応して配置されている。これにより、複数のタッチ電極領域ＴＰＭそれぞれに対応する、互いに電気的に切り離された複数の共通電極ＣＩＴが形成される。１つの共通電極ＣＩＴは、１つの座標を検出するための電極（タッチセンサ電極）として機能する。

図６に示すように、共通電極ＣＩＴの境界は、タッチパネル電極ＴＰＤの境界とずれて配置されている。これにより、タッチパネル電極ＴＰＤのフォト工程と共通電極ＣＩＴのフォト工程とのレイヤ間の位置ずれを防ぐことができる。すなわち、共通電極ＣＩＴの境界を、データ線ＤＬ上に位置合わせし易くなる。また、タッチパネル電極ＴＰＤの境界が共通電極ＣＩＴで覆われるため、タッチパネル電極ＴＰＤの境界付近を電気的にシールドすることができ、表示品位に与える影響を抑えることができる。このように、共通電極ＣＩＴの境界をデータ線ＤＬ上及びゲート線ＧＬ上に配置し、タッチパネル電極ＴＰＤの境界を共通電極ＣＩＴの境界からずらして配置することにより、表示パネルのブロック状の表示ムラを抑え、開口率が高く明るい表示装置を実現することができる。

図８は、図２の符号「８」で示した範囲を拡大した平面図である。図９は、図８の切断線９−９´で示す部分の断面図である。図８及び図９では、１つの画素領域を示している。図８に示すように、タッチパネル駆動配線ＴＰＲは、平面的に見て、データ線ＤＬに重なるように配置されている。また、図９に示すように、タッチパネル駆動配線ＴＰＲは、第２絶縁膜ＵＩＮＳ２上に形成されており、第１絶縁膜ＵＩＮＳ１に形成された第２コンタクトホールＣＯＮＴ２を介して、タッチパネル電極ＴＰＤに電気的に接続されている。

１つのタッチパネル電極ＴＰＤは、１つのタッチ電極領域ＴＰＭにおいて、少なくとも１本のタッチパネル駆動配線ＴＰＲと電気的に接続されている。例えばタッチパネルドライバＴＰＩＣに近い側に配置されるタッチパネル電極ＴＰＤに電気的に接続されるタッチパネル駆動配線ＴＰＲの本数を、タッチパネルドライバＴＰＩＣから遠い側に配置されるタッチパネル電極ＴＰＤに電気的に接続されるタッチパネル駆動配線ＴＰＲの本数よりも少なくしてもよい。これにより、タッチパネルドライバＴＰＩＣに近いタッチパネル電極ＴＰＤ及び共通電極ＣＩＴに対する配線抵抗と、タッチパネルドライバＴＰＩＣから遠いタッチパネル電極ＴＰＤ及び共通電極ＣＩＴに対する配線抵抗とを均一化することができる。

なお、タッチパネル電極ＴＰＤは、タッチ電極領域ＴＰＭ内では平面的に１つの導体領域を形成している。但し、タッチ電極領域ＴＰＭは、同一平面においてマトリクス状に複数配置されているため、タッチパネル電極ＴＰＤによってタッチパネル駆動配線ＴＰＲを形成することはできない。そこで、図９に示すように、第１絶縁膜ＵＩＮＳ１上に金属電極を形成し、これをタッチパネル駆動配線ＴＰＲとすることにより、他のタッチパネル電極ＴＰＤに干渉（電気的に接続）することなく、所望のタッチパネル電極ＴＰＤに電気的に接続することができる。なお、タッチパネル駆動配線ＴＰＲと上記他のタッチパネル電極ＴＰＤとの間の寄生容量を低減すべく、両者の距離を大きくするために、第１絶縁膜ＵＩＮＳ１の膜厚を厚くしても良いし、タッチパネル駆動配線ＴＰＲを液晶層ＬＣ側の別の層に形成してもよい。

図１０は、図２の符号「１０」で示した範囲を拡大した平面図である。図１１は、図１０の切断線１１−１１´で示す部分の断面図である。図１０及び図１１では、１つの画素領域を示している。図１１に示すように、共通電極ＣＩＴは、第２保護膜ＰＡＳ２上に形成されており、第１絶縁膜ＵＩＮＳ１と第２絶縁膜ＵＩＮＳ２とゲート絶縁膜ＧＳＮと第１保護膜ＰＡＳ１と第２保護膜ＰＡＳ２に形成された第３コンタクトホールＣＯＮＴ３を介して、タッチパネル電極ＴＰＤに電気的に接続されている。１つの共通電極ＣＩＴは、１つのタッチ電極領域ＴＰＭにおいて、少なくとも１個所でタッチパネル電極ＴＰＤと電気的に接続されている。

各共通電極ＣＩＴは、画像を表示するための電極としての機能と、タッチ位置を検出するための電極（タッチセンサ電極）としての機能とを有している。

実施例１の上記構成において、指等の導体ＦＩＮが、表示パネルの表示面側（タッチ動作側）に配置されたＴＦＴ基板に近付くと、導体ＦＩＮと、タッチパネル電極ＴＰＤ及び共通電極ＣＩＴとの間に静電容量が発生する。静電容量が発生するとタッチパネル電極ＴＰＤ及び共通電極ＣＩＴにおける寄生容量が増加し、タッチパネル駆動電圧を、タッチパネル駆動配線ＴＰＲ（図２参照）を介してタッチパネル電極ＴＰＤ及び共通電極ＣＩＴに供給するときの電流（電荷）が増加する。タッチパネルドライバＴＰＩＣ（図１参照）は、この電流（電荷）の変動量に基づいて表示パネルに対する接触（タッチ）の位置（座標）を検出する。液晶表示装置ＬＣＤは、タッチ位置を検出すると、検出したタッチ位置に応じた表示動作を行う。なお、自己容量方式によるタッチ位置の検出方法は、周知の方法を適用することができる。また、タッチ位置の検出動作は、非表示期間に行ってもよい。

ここで、従来の構成では、ＣＦ基板側が表示面側（タッチ面側）となって導体ＦＩＮとの静電容量Ｃｓの変化を感知している。また、従来の構成では、共通電極ＣＩＴをタッチパネル電極として使用する場合、周辺領域には、ゲート引出線ＧＩＰＧＬやドレイン引出線ＧＩＰＤＬが密に配置されているため、共通電極ＣＩＴを周辺領域に配置することはできず、画像表示領域ＤＩＳＰのみに配置されている。

これに対して、本実施形態では、ＴＦＴ基板を表示面側（タッチ面側）に配置し、ＣＦ基板を介さずにＴＦＴ基板と導体ＦＩＮとの間の静電容量Ｃｓの変化を感知する構成である。また、タッチパネル電極ＴＰＤは、ゲート線ＧＬの下層の、ゲート引出線ＧＩＰＧＬやドレイン引出線ＧＩＰＤＬよりも表示面側に配置されている。すなわち、タッチパネル電極ＴＰＤは、画像表示領域ＤＩＳＰと、周辺領域（駆動回路領域を含む）とに形成されている。これにより、周辺領域においてもタッチ位置を検出することができるため、画像表示領域ＤＩＳＰの端部に表示されたコマンドの感知能力を向上させることができる。

また、タッチパネル電極ＴＰＤは、画像表示領域ＤＩＳＰではゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬの下（表示面側）に配置されるため、遮光性を有する（不透明な）金属電極を用いても開口率が低下することはない。また、画像表示領域ＤＩＳＰでは、共通電極ＣＩＴがタッチパネル電極としての機能を兼ね備えているため、タッチ位置の検出感度を向上させることができる。なお、駆動回路領域ＧＩＰでは表示用の開口部が存在せず、タッチパネル電極ＴＰＤの面積を大きく取ることができるため、共通電極ＣＩＴを利用しなくても良好なタッチ位置の検出感度を得られる。

［実施例２］
図１２は、実施例２に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。実施例２に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、主に、実施例１に係る液晶表示装置ＬＣＤと比較して、タッチパネル電極ＴＰＤの下に透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴが形成されている。

図１３は、図１２の切断線１３−１３´で示す部分の断面図である。図１３では、３つの画素領域を含む画像表示領域ＤＩＳＰと、駆動回路領域ＧＩＰとを示している。ＴＦＴ基板を構成するガラス基板ＴＦＴＳＵＢ上には、透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴが形成されており、透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴ上にタッチパネル電極ＴＰＤが形成されている。すなわち、タッチパネル電極は、遮光性を有する金属タッチパネル電極ＴＰＤと、透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴとの積層構造で構成されている。画像表示領域ＤＩＳＰでは、タッチパネル電極ＴＰＤは、データ線ＤＬ及びゲート線ＧＬを覆うように配置されており、ブラックマトリクスとしての機能を有する。画素領域の開口部には透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴが形成されているため、開口率が低下することはない。

図１４は、図１２の符号「１４」で示した範囲を拡大した平面図である。図１５は、図１４の切断線１５−１５´で示す部分の断面図である。

行方向に隣り合う２つのタッチパネル電極ＴＰＤの境界は、データ線ＤＬに重ならない位置に配置され、列方向に隣り合う２つのタッチパネル電極ＴＰＤの境界は、ゲート線ＧＬに重ならない位置に配置されている。同様に、行方向に隣り合う２つの透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴの境界は、データ線ＤＬに重ならない位置に配置され、列方向に隣り合う２つの透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴの境界は、ゲート線ＧＬに重ならない位置に配置されている。すなわち、第１タッチ電極領域ＴＰＭ１と第２タッチ電極領域ＴＰＭ２との境界は、データ線ＤＬの中心からずれた位置に配置されている。共通電極ＣＩＴは、タッチ電極領域ＴＰＭごとに分割されておらず、１枚のベタ平面状に形成されている。このため、タッチパネル電極ＴＰＤ，ＴＰＤＩＴの境界部分は、共通電極ＣＩＴにより覆われるため、タッチパネル電極ＴＰＤ，ＴＰＤＩＴの境界付近を電気的にシールドすることができ、表示品位に与える影響を抑えることができる。実施例２の構成では、共通電極ＣＩＴは、画像を表示するための電極としての機能を有し、タッチ位置を検出するための電極としての機能を有しない。

［実施例３］
図１６は、実施例３に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。実施例３に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、主に、実施例１に係る液晶表示装置ＬＣＤと比較して、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢがＴＦＴ基板に形成されており、所謂カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）の構成を有している。

図１７は、図１６の切断線１７−１７´で示す部分の断面図である。実施例３に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、ＣＦ基板にカラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ及び画素領域における遮光の役割を担うブラックマトリクスＢＭが形成されておらず、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、ＴＦＴ基板のデータ線ＤＬと共通電極ＣＩＴとの間に配置されている。上記構成によれば、ＣＦ基板には、ＴＦＴ基板との位置合わせが必要な微細なパターンが不要となるため、両基板の位置合わせによる誤差の発生を防ぐことができる。これにより開口率をより大きくすることができる。

図１８は、図１６の符号「１８」で示した範囲を拡大した平面図である。図１９は、図１８の切断線１９−１９´で示す部分の断面図である。

図１８に示すように、ＴＦＴ基板に形成された、赤色カラーフィルタＣＦＲ、緑色カラーフィルタＣＦＧ、及び青色カラーフィルタＣＦＢの各境界は、データ線ＤＬ上に沿って列方向に配置されている。ＣＦ基板の画像表示領域ＤＩＳＰにはブラックマトリクスＢＭが形成されていないため、薄膜トランジスタＴＦＴの遮光層として、ＴＦＴ基板に遮光電極ＳＫＤが形成されている。これにより、バックライト光が、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層ＳＥＭに入射することを防止できる。

図１９に示すように、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、保護膜ＰＡＳと共通電極ＣＩＴとの間に形成されている。各カラーフィルタの境界は、データ線ＤＬとタッチパネル電極ＴＰＤとにより遮光されているため、位置ずれにより、隣り合う画素領域の光が漏れて色が本来のデータからずれてしまう混色マージンを向上させることができる。遮光電極ＳＫＤは、共通電極ＣＩＴ上に形成されている。

図２０は、図１６の符号「２０」で示した範囲を拡大した平面図である。図２１は、図２０の切断線２１−２１´で示す部分の断面図である。

カラーフィルタＣＦの各境界は、データ線ＤＬ上に沿って列方向に配置されている。図２０に示すように、タッチパネル電極ＴＰＤの境界は、データ線ＤＬからずれた位置に配置されており、カラーフィルタＣＦの境界と共通電極ＣＩＴの境界とを覆っている。図２１に示すように、共通電極ＣＩＴの境界はデータ線ＤＬ上に配置されている。タッチパネル電極ＴＰＤは、ブラックマトリクスとしての機能を有する。

［実施例４］
図２２は、実施例４に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。実施例４に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、主に、実施例１に係る液晶表示装置ＬＣＤと比較して、タッチパネル電極ＴＰＤの下に透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴが形成されており、かつ、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢがＴＦＴ基板に形成されており、所謂カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）の構成を有している。

図２３は、図２２の切断線２３−２３´で示す部分の断面図である。図２４は、図２２の符号「２４」で示した範囲を拡大した平面図である。図２５は、図２４の切断線２５−２５´で示す部分の断面図である。透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴは、実施例２に係る液晶表示装置ＬＣＤと同様の構成を有し、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、実施例３に係る液晶表示装置ＬＣＤと同様の構成を有する。実施例４に係る液晶表示装置ＬＣＤによれば、実施例２及び３に示した液晶表示装置ＬＣＤと同様の効果を得ることができる。

［実施例５］
図２６は、実施例５に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。実施例５に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、主に、実施例２に係る液晶表示装置ＬＣＤと比較して、タッチパネル電極ＴＰＤが省略されている。

図２７は、図２６の切断線２７−２７´で示す部分の断面図である。図２８は、図２６の符号「２８」で示した範囲を拡大した平面図である。図２９は、図２８の切断線２９−２９´で示す部分の断面図である。実施例５に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、タッチパネル電極が透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴのみで構成されている。これにより、製造工程を簡略化できるため低コスト化を実現できる。透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴは、タッチパネル電極ＴＰＤより抵抗が高いため、画面サイズの小さい液晶表示装置に好適である。また、本実施例では金属タッチパネル電極ＴＰＤが無いため、画素領域の境界及びカラーフィルタＣＦの境界は、データ線ＤＬに重なる位置に配置されている。その他の構成は、実施例２に係る液晶表示装置ＬＣＤと同様である。

［実施例６］
図３０は、実施例６に係る液晶表示装置ＬＣＤにおける、図１の符号「Ａ」で示した範囲を拡大した平面図である。実施例６に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、主に、実施例４に係る液晶表示装置ＬＣＤと比較して、タッチパネル電極ＴＰＤが省略されている。

図３１は、図３０の切断線３１−３１´で示す部分の断面図である。図３２は、図３０の符号「３２」で示した範囲を拡大した平面図である。図３３は、図３２の切断線３３−３３´で示す部分の断面図である。実施例６に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、タッチパネル電極が透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴのみで構成されている。これにより、製造工程を簡略化できるため低コスト化を実現できる。透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴは、タッチパネル電極ＴＰＤより抵抗が高いため、画面サイズの小さい液晶表示装置に好適である。また、本実施例では金属タッチパネル電極ＴＰＤが無いため、画素領域の境界及びカラーフィルタＣＦの境界は、データ線ＤＬに重なる位置に配置されている。その他の構成は、実施例４に係る液晶表示装置ＬＣＤと同様である。

［実施例７］
図３４は、実施例７に係る液晶表示装置ＬＣＤの全体構成の概略を示す平面図である。図１に示す液晶表示装置ＬＣＤでは、自己容量方式の構成を有しているが、本発明はこれに限定されず、相互容量方式の構成を有していてもよい。実施例７に係る液晶表示装置ＬＣＤは、相互容量方式の構成を有しており、例えば、指等の導体ＦＩＮが近付くと、タッチパネル電極あるいはタッチ電極領域ＴＰＭと、検知電極領域ＲＸＥの電極との間の静電容量の変化を検知してタッチ位置の座標を検出する。タッチパネル電極に接続されるタッチパネル駆動配線ＴＰＲは、タッチ電極ドライバＴＰＭＩＣに接続され、検知電極領域ＲＸＥに接続される検知電極駆動配線ＲＸＬＩは、検知電極ドライバＲＸＩＣに接続されている。

本実施例では、タッチパネル電極あるいはタッチ電極領域ＴＰＭあるいは検知電極領域ＲＸＥが、画像表示領域ＤＩＳＰだけなく駆動回路領域ＧＩＰを含む周辺領域まで延長されている。これにより、周辺領域においてもタッチ位置を検出することができるため、画像表示領域ＤＩＳＰの端部に表示されたコマンドの感知能力を向上させることができる。なお、実施例７に係る液晶表示装置ＬＣＤの断面構成は、実施例１から６に示した構成を適用することができる。

以上に示した各実施例に係る液晶表示装置ＬＣＤは、ＩＰＳ方式の構成を有しているが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。例えば、画像を表示するための共通電極ＣＩＴがＣＦ基板に形成されていてもよい。また、画素電極ＰＩＴと共通電極ＣＩＴとが、ＴＦＴ基板において同一層に形成されていてもよい。

また、ＴＦＴ基板において、共通電極ＣＩＴが画素電極ＰＩＴよりも液晶層ＬＣ側に配置されていてもよい。この場合、共通電極ＣＩＴにはスリットが形成され、画素電極ＰＩＴは画素領域においてベタ平面状に形成されていてもよい。なおこの構成は、タッチパネル電極ＴＰＤの下に透明タッチパネル電極ＴＰＤＩＴが配置される構成において好適である。

なお、各実施例に係る液晶表示装置ＬＣＤは、周知の方法を適用して製造することができる。例えば、金属材料からなるタッチパネル電極ＴＰＤは、ブラックマトリクスＢＭの形成方法と同様の方法により形成することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施例から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

ＬＣＤ液晶表示装置、ＤＩＳＰ画像表示領域、ＧＩＰ駆動回路領域、ＴＰＭタッチ電極領域、ＴＰＲタッチパネル駆動配線、ＴＰＩＣタッチパネルドライバ、ＦＰＣフレキシブル基板、ＧＬゲート線、ＤＬデータ線、ＴＦＴ薄膜トランジスタ、ＬＣ液晶層、ＴＦＴＳＵＢガラス基板、ＴＰＤタッチパネル電極、ＵＩＮＳ１第１絶縁膜、ＵＩＮＳ２第２絶縁膜、ＧＩＰＧＬゲート引出線、ＧＩＰＤＬドレイン引出線、ＧＳＮゲート絶縁膜、ＰＡＳ１第１保護膜、ＰＡＳ２第２保護膜、ＣＩＴ共通電極、ＰＩＴ画素電極、ＯＩＮＳ層間絶縁膜、ＯＲＩ１配向膜、ＰＯＬ１偏光板、ＣＦＳＵＢガラス基板、ＢＭブラックマトリクス、ＣＦカラーフィルタ、ＯＣオーバーコート膜、ＯＲＩ２配向膜、ＰＯＬ２偏光板、ＳＥＬシール材、ＬＣ液晶層、ＳＭソース電極、ＳＥＭ半導体層、ＣＯＮＴ１第１コンタクトホール、ＣＯＮＴ２第２コンタクトホール、ＣＯＮＴ３第３コンタクトホール、ＴＰＤＩＴ透明タッチパネル電極、ＳＫＤ遮光電極、ＦＩＮ導体、Ｃｓ静電容量、ＲＸＥ検知電極領域、ＴＰＭＩＣタッチ電極ドライバ、ＲＸＬＩ検知電極駆動配線、ＲＸＩＣ検知電極ドライバ。

Claims

複数のゲート線と、複数のデータ線と、複数の画素電極と、複数のタッチセンサ電極とを含む第１基板と、
前記第１基板に対向配置される第２基板と、
を含み、
前記第１基板は、前記第２基板よりもタッチ動作側に配置されており、
前記複数のタッチセンサ電極の一部は、画像表示領域の外に位置する周辺領域に配置されている、
ことを特徴とするタッチ検出機能付表示装置。
前記複数のタッチセンサ電極のうち、前記画像表示領域の端部に配置される複数のタッチセンサ電極は、前記画像表示領域と前記周辺領域とに跨って配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記第１基板において、前記複数のタッチセンサ電極は、前記複数のゲート線、前記複数のデータ線、及び前記複数の画素電極よりもタッチ動作側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
平面的に見て、前記ゲート線が延在する方向に隣り合う２つの前記タッチセンサ電極の第１の境界は、前記データ線に重ならない位置に配置されており、かつ、前記データ線が延在する方向に隣り合う２つの前記タッチセンサ電極の第２の境界は、前記ゲート線に重ならない位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記第１基板は、さらに、前記複数の画素電極に対向配置された共通電極を含み、
平面的に見て、前記タッチセンサ電極における前記第１及び第２の境界は、前記共通電極に覆われている、
ことを特徴とする請求項４に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記第１基板は、さらに、前記複数のタッチセンサ電極のそれぞれに電気的に接続された複数のタッチセンサ電極線を含み、
１本の前記タッチセンサ電極線は、絶縁膜を介して、１つの前記タッチセンサ電極に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記複数の画素電極は、複数のグループに分割されており、
１つの前記タッチセンサ電極は、１つの前記グループに含まれる複数の画素電極に対して１つの割合で配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記複数のタッチセンサ電極は、遮光性を有する金属材料で構成されており、
平面的に見て、前記複数のタッチセンサ電極は、前記複数のゲート線及び前記複数のデータ線に重なるように配置され、かつ、前記複数の画素電極に重なる位置に開口部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記複数のタッチセンサ電極は、透明電極材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記複数のタッチセンサ電極は、遮光性を有する金属材料で構成された複数の第１タッチセンサ電極と、透明電極材料で構成された複数の第２タッチセンサ電極とを含み、
平面的に見て、前記複数の第１タッチセンサ電極は、前記複数のゲート線及び前記複数のデータ線に重なるように配置され、かつ、前記複数の画素電極に重なる位置に開口部が形成されており、
平面的に見て、前記各第２タッチセンサ電極は、前記各第１タッチセンサ電極を覆うように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記第１基板は、さらに、前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極を含み、
１つの前記共通電極は、絶縁膜を介して、１つの前記タッチセンサ電極に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
平面的に見て、前記ゲート線が延在する方向に隣り合う２つの前記共通電極の境界は、前記データ線に重なる位置に配置されており、かつ、前記データ線が延在する方向に隣り合う２つの前記共通電極の境界は、前記ゲート線に重なる位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記第１基板は、さらに、カラーフィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記複数のタッチセンサ電極は、前記画像表示領域及び前記周辺領域において、ガラス基板上に形成され、
前記複数のタッチセンサ電極を覆うように第１絶縁膜が形成され、
前記第１絶縁膜上に、前記複数のゲート線が形成され、
前記複数のゲート線を覆うように第２絶縁膜が形成され、
前記第２絶縁膜上に、前記複数のデータ線が形成され、
前記複数のデータ線を覆うように第３絶縁膜が形成され、
前記第３絶縁膜上に、前記複数の画素電極が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記周辺領域において、前記第１絶縁膜上に、前記複数のゲート線に電気的に接続される複数の引出線が形成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のタッチ検出機能付表示装置。
バックライトをさらに含み、
前記第２基板は、前記第１基板よりも前記バックライト側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。
前記周辺領域は、前記複数のゲート線のそれぞれにゲート信号を出力する駆動回路が配置された駆動回路領域を含み、
平面的に見て、前記複数のタッチセンサ電極の一部は、前記駆動回路領域に重なっている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出機能付表示装置。