特開 2022-170309 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170309

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20221102BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20221102BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALN20221102BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 412

G02F1/1333

G02F1/1368

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021076361

(22)【出願日】2021-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】平山 隆一

(72)【発明者】

【氏名】下牧 伸一

【テーマコード（参考）】

2H189

2H192

【Ｆターム（参考）】

2H189JA05

2H189JA07

2H189JA08

2H189LA28

2H189LA30

2H192AA24

2H192CB81

2H192DA01

(57)【要約】

【課題】 タッチセンサの配線が容易であり、かつセンサ感度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示装置は、対向配置された第１及び第２基板１０、１１と、第１及び第２基板１０、１１間に挟まれた液晶層２０と、第１基板１０上に設けられた複数のセンサ電極１３と、複数のセンサ電極１３上に設けられた第１絶縁層２２と、複数のセンサ電極１３に対応するようにして第１絶縁層２２上に設けられ、第１方向に延びる複数の配線ＴＬと、複数のセンサ電極１３と複数の配線ＴＬとをそれぞれ接続する複数のコンタクト１４と、複数の配線ＴＬ上に設けられた第２絶縁層２７と、複数の画素に対応するようにして第２絶縁層２７上に設けられた複数の画素電極１８と、第２基板１１上に設けられたカラーフィルタ２９と、カラーフィルタ２９上に設けられた共通電極１５とを含む。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向配置された第１及び第２基板と、
前記第１及び第２基板間に挟まれた液晶層と、
前記第１基板上に設けられた複数のセンサ電極と、
前記複数のセンサ電極上に設けられた第１絶縁層と、
前記複数のセンサ電極に対応するようにして前記第１絶縁層上に設けられ、第１方向に延びる複数の配線と、
前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とをそれぞれ接続する複数のコンタクトと、
前記複数の配線上に設けられた第２絶縁層と、
複数の画素に対応するようにして前記第２絶縁層上に設けられた複数の画素電極と、
前記第２基板上に設けられたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、
を具備する液晶表示装置。

【請求項2】

前記第１基板に設けられ、前記複数の配線に接続され、前記複数のセンサ電極の容量変化を検知する検出回路をさらに具備する
請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項3】

前記第２基板は、バックライト側に配置される
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記第２基板に向けて照明光を照射するバックライトをさらに具備する
請求項３に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記複数の画素電極と前記複数のセンサ電極とは、補助容量を構成する
請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記液晶層は、垂直配向型である
請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ユーザのタッチ位置を検出するためのタッチセンサが表示パネル内に組み込まれたインセル型の液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置では、液晶表示パネルの画素に共通電圧を供給するための共通電極を複数に分割して、これらの共通電極をタッチセンサ電極としても利用する。画像表示期間において共通電圧が複数の共通電極に供給され、タッチ検出期間においてタッチ検出用のタッチ駆動信号が複数の共通電極に供給される。

【0003】

ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード及びＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードなどの液晶表示装置では、ＴＦＴアレイが配置されたアレイ基板に共通電極が設けられる。そして、アレイ基板上において、共通電極兼用のタッチセンサ電極と集積回路とが配線される。

【0004】

一方、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶表示装置では、カラーフィルタが配置されたカラーフィルタ基板に共通電極が設けられる。よって、共通電極兼用のタッチセンサ電極と集積回路とを配線する場合、液晶層を跨いで２個の基板間を配線する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６７０９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、タッチセンサの配線が容易であり、かつセンサ感度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様によると、対向配置された第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟まれた液晶層と、前記第１基板上に設けられた複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極上に設けられた第１絶縁層と、前記複数のセンサ電極に対応するようにして前記第１絶縁層上に設けられ、第１方向に延びる複数の配線と、前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とをそれぞれ接続する複数のコンタクトと、前記複数の配線上に設けられた第２絶縁層と、複数の画素に対応するようにして前記第２絶縁層上に設けられた複数の画素電極と、前記第２基板上に設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極とを具備する液晶表示装置が提供される。

【0008】

本発明の第２態様によると、前記第１基板に設けられ、前記複数の配線に接続され、前記複数のセンサ電極の容量変化を検知する検出回路をさらに具備する、第１態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0009】

本発明の第３態様によると、前記第２基板は、バックライト側に配置される、第１又は第２態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0010】

本発明の第４態様によると、前記第２基板に向けて照明光を照射するバックライトをさらに具備する、第３態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0011】

本発明の第５態様によると、前記複数の画素電極と前記複数のセンサ電極とは、補助容量を構成する、第１乃至第４態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0012】

本発明の第６態様によると、前記液晶層は、垂直配向型である、第１乃至第５態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、タッチセンサの配線が容易であり、かつセンサ感度を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。

【図2】図２は、液晶表示パネルに含まれる画素アレイの回路図である。

【図3】図３は、液晶表示パネルのレイアウト図である。

【図4】図４は、複数の画素及び複数のセンサ電極のレイアウト図である。

【図5】図５は、液晶表示パネルの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0016】

［１］ 液晶表示装置１の構成
本発明の実施形態に係る液晶表示装置１は、２個のガラス基板の間にタッチセンサを内蔵したインセル型である。また、タッチセンサ方式として、タッチ操作に応じた静電容量の変化を検出する投影型静電容量方式を用いている。

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１のブロック図である。液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、照明装置３、走査線駆動回路４、信号線駆動回路５、共通電極駆動回路６、タッチ検出回路７、電圧生成回路８、及び制御回路９を備える。

【0018】

液晶表示パネル２は、複数の画素ＰＸがマトリクス状に配列された画素アレイを備える。液晶表示パネル２には、それぞれがロウ方向に延びる複数の走査線ＧＬ１～ＧＬｍと、それぞれがカラム方向に延びる複数の信号線ＳＬ１～ＳＬｎとが配設される。“ｍ”及び“ｎ”はそれぞれ、２以上の整数である。走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差領域には、画素ＰＸが配置される。

【0019】

照明装置（バックライトともいう）３は、液晶表示パネル２の背面に光を照射する面光源である。バックライト３としては、例えば、直下型又はサイドライト型（エッジライト型）のＬＥＤバックライトが用いられる。

【0020】

走査線駆動回路（走査線ドライバともいう）４は、複数の走査線ＧＬに電気的に接続される。走査線駆動回路４は、制御回路９から送られる制御信号に基づいて、画素ＰＸに含まれるスイッチング素子をオン／オフするための走査信号を液晶表示パネル２に送る。

【0021】

信号線駆動回路（信号線ドライバともいう）５は、複数の信号線ＳＬに電気的に接続される。信号線駆動回路５は、制御回路９から制御信号、及び表示データを受ける。信号線駆動回路５は、制御信号に基づいて、表示データに対応する信号（駆動電圧）を液晶表示パネル２に送る。

【0022】

共通電極駆動回路（共通電極ドライバともいう）６は、共通電圧Ｖｃｏｍを生成し、この共通電圧Ｖｃｏｍを液晶表示パネル２内の共通電極に供給する。

【0023】

タッチ検出回路７は、液晶表示パネル２に内蔵された複数のセンサ電極（タッチセンサ電極）を駆動する。液晶表示パネル２に内蔵されたセンサ電極の構成については後述する。タッチ検出回路７は、複数のセンサ電極の静電容量の変化を検出するとともに、表示画面のうちユーザがタッチした位置を検出する。

【0024】

電圧生成回路８は、液晶表示装置１の動作に必要な各種電圧を生成して対応する回路に供給する。

【0025】

制御回路９は、液晶表示装置１の動作を統括的に制御する。制御回路９は、外部から画像データＤＴ及び制御信号ＣＮＴを受ける。制御回路９は、画像データＤＴに基づいて、各種制御信号を生成し、これら制御信号を、対応する回路に送る。

【0026】

図２は、液晶表示パネル２に含まれる画素アレイ２Ａの回路図である。図２のＸ方向は、走査線が延びるロウ方向であり、Ｙ方向は、信号線が延びるカラム方向である。

【0027】

画素ＰＸは、スイッチング素子（アクティブ素子）１７、液晶容量（液晶素子）Ｃｌｃ、及び蓄積容量Ｃｓを備える。スイッチング素子１７としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。なお、トランジスタのソース及びドレインは、トランジスタに流れる電流の向きによって変化するが、以下の説明では、トランジスタの接続状態の一例を説明する。しかし、ソース及びドレインが名称通りに固定されるものでないことは勿論である。

【0028】

ＴＦＴ１７のソースは、信号線ＳＬに接続され、そのゲートは、走査線ＧＬに接続され、そのドレインは、液晶容量Ｃｌｃの一方の電極に接続される。液晶素子としての液晶容量Ｃｌｃは、画素電極と、共通電極と、これらに挟まれた液晶層とにより構成される。液晶容量Ｃｌｃの他方の電極には、共通電極駆動回路６により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。

【0029】

蓄積容量Ｃｓの一方の電極は、液晶容量Ｃｌｃの一方の電極に接続される。蓄積容量Ｃｓの他方の電極には、共通電極駆動回路６により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。蓄積容量Ｃｓは、画素電極に生じる電位変動を抑制するとともに、画素電極に印加された駆動電圧を次の信号に対応する駆動電圧が印加されるまでの間保持する機能を有する。蓄積容量Ｃｓは、画素電極と、蓄積容量線と、これらに挟まれた絶縁層とにより構成される。蓄積容量Ｃｓの他方の電極（蓄積容量線）には、共通電圧Ｖｃｏｍと異なる蓄積容量電圧を印加してもよい。

【0030】

［２］ 液晶表示パネル２の構成
次に、液晶表示パネル２の構成について説明する。図３は、液晶表示パネル２のレイアウト図である。

【0031】

液晶表示パネル２は、スイッチング素子（ＴＦＴ）及び画素電極などが形成されるＴＦＴ基板１０と、ＴＦＴ基板１０に対向配置されかつカラーフィルタなどが形成されるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板という）１１とを備える。ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１の各々は、透明かつ絶縁性を有する基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板１１とは、シール材１２を用いて接着される。シール材１２によって囲まれた領域が表示領域である。

【0032】

ＴＦＴ基板１０には、マトリクス状に配置された複数のセンサ電極１３が設けられる。複数のセンサ電極１３は、表示領域を埋め尽くすように配置される。センサ電極１３の平面形状は、例えば四角形である。

【0033】

ＴＦＴ基板１０には、それぞれがＹ方向に延びる複数のセンサ配線ＴＬが設けられる。複数のセンサ配線ＴＬはそれぞれ、複数のセンサ電極１３に対応して設けられる。複数のセンサ配線ＴＬはそれぞれ、複数のコンタクト１４を介して複数のセンサ電極１３に電気的に接続される。

【0034】

ＴＦＴ基板１０には、集積回路（ＩＣ：integrated circuit）１６が設けられる。集積回路１６は、図１に示した走査線駆動回路４、信号線駆動回路５、共通電極駆動回路６、タッチ検出回路７、電圧生成回路８、及び制御回路９を含む。集積回路１６は、例えば、タッチセンサ用のドライバと画像表示用のドライバとを統合及び集積化したＴＤＤＩ（Touch Display Driver Integration）で構成される。複数のセンサ配線ＴＬは、集積回路１６まで引き出され、集積回路１６（具体的にはタッチ検出回路７）に電気的に接続される。

【0035】

ＣＦ基板１１には、共通電極１５が設けられる。共通電極１５は、表示領域全面に平面状に設けられる。共通電極１５は、画素ＰＸを駆動するための電極として機能する。

【0036】

図４は、複数の画素ＰＸ及び複数のセンサ電極１３のレイアウト図である。センサ電極１３の面積は、画素ＰＸの面積より大きく、１個のセンサ電極１３は、複数の画素ＰＸに重なるように配置される。図４では、簡略化して、４個のセンサ電極１３－１～１３－４を示している。

【0037】

１個のセンサ電極１３は、複数の画素ＰＸに重なるように配置される。図４の例では、１個のセンサ電極１３は、１８（６×３）個の画素ＰＸと重なる面積を有する。

【0038】

センサ電極１３－１～１３－４はそれぞれ、コンタクト１４－１～１４－４を介して、センサ配線ＴＬ１～ＴＬ４に電気的に接続される。

【0039】

画素ＰＸは、スイッチング素子１７及び画素電極１８を含む。画素アレイには、走査線ＧＬ１～ＧＬ６と、信号線ＳＬ１～ＳＬ１２とが配設される。

【0040】

（液晶表示パネル２の断面構造）
図５は、液晶表示パネル２の断面図である。図５には、１個の画素ＰＸに対応する部分を抽出して示している。図５は、１個の画素ＰＸをＹ方向に沿って切断した断面図である。

【0041】

液晶表示パネル２は、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板１１、及び液晶層２０を備える。本実施形態では、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１のうちＣＦ基板１１がバックライト３に近い側に配置され、バックライト３からの照明光は、ＣＦ基板１１側から液晶表示パネル２に入射する。

【0042】

液晶層２０は、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１間に挟持及び充填される。具体的には、液晶層２０は、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板１１、及びシール材１２によって包囲された表示領域内に封入される。シール材１２は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板１０又はＣＦ基板１１に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

【0043】

液晶層２０を構成する液晶材料は、印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の液晶表示パネル２は、例えば、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードである。液晶層２０としては、負の誘電率異方性を有するネガ型（Ｎ型）のネマティック液晶が用いられる。液晶層２０は、初期状態（電界を印加していない状態）において、垂直配向となる。液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板の主面に対してほぼ垂直に配向する。電圧印加（電界印加）時には、液晶分子のダイレクタが水平方向（基板の主面に平行な方向）に向かって傾く。

【0044】

まず、ＴＦＴ基板１０側の構成について説明する。ＴＦＴ基板１０の液晶層２０側には、センサ電極１３が設けられる。複数のセンサ電極１３のレイアウトは、図３及び図４に示した通りである。

【0045】

センサ電極１３上及びＴＦＴ基板１０上には、絶縁層２１が設けられる。

【0046】

絶縁層２１上には、Ｘ方向に延びるゲート電極ＧＬが設けられる。ゲート電極ＧＬは、走査線として機能する。Ｘ方向に並んだ１行分の複数の画素は、１本の走査線に共通接続される。ＴＦＴ基板１０及びゲート電極ＧＬ上には、ゲート絶縁膜（絶縁層ともいう）２２が設けられる。

【0047】

ゲート絶縁膜２２上には、画素ごとに、半導体層２３が設けられる。半導体層２３としては、例えばアモルファスシリコンが用いられる。ＴＦＴ１７の種類については特に制限されない。本実施形態では、エッチングストッパー型ＴＦＴを例に挙げて説明する。図５は、エッチングストッパー型ＴＦＴを示している。エッチングストッパー型ＴＦＴでは、半導体層２３上に保護膜２４（例えばシリコン酸化膜）を形成し、この保護膜２４をエッチングストッパーとしてソース電極及びドレイン電極が加工される。

【0048】

半導体層２３及びゲート絶縁膜２２上には、Ｙ方向において互いに離間したソース電極２５及びドレイン電極２６が設けられる。なお、ソース電極２５と半導体層２３との間には、これらの電気的接続を良好にするために、高濃度のｎ型不純物が導入されたｎ^＋型半導体層を設けてもよい。同様に、ドレイン電極２６と半導体層２３との間には、ｎ^＋型半導体層を設けてもよい。

【0049】

ゲート絶縁膜２２上には、Ｙ方向に延びるセンサ配線ＴＬが設けられる。センサ配線ＴＬは、Ｘ方向に隣接する２個の画素の境界部分に配置される。センサ配線ＴＬは、コンタクト１４を介してセンサ電極１３に電気的に接続される。

【0050】

図示は省略するが、ゲート絶縁膜２２上には、Ｙ方向に延びる信号線ＳＬが設けられる。信号線ＳＬは、Ｘ方向に隣接する２個の画素の境界部分に配置される。Ｙ方向に並んだ１列分の複数の画素は、１本の信号線ＳＬに共通接続される。ソース電極２５は、信号線ＳＬに電気的に接続される。

【0051】

ソース電極２５、ドレイン電極２６、センサ配線ＴＬ、及びゲート絶縁膜２２上には、絶縁層２７が設けられる。

【0052】

絶縁層２７上には、画素電極１８が設けられる。画素電極１８の面積は、画素ＰＸの面積より若干小さく設定される。画素電極１８は、コンタクト２８を介してドレイン電極２６に電気的に接続される。

【0053】

画素電極１８上及び絶縁層２７上には、液晶層２０の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層２０の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。

【0054】

次に、ＣＦ基板１１側の構成について説明する。ＣＦ基板１１の液晶層２０側には、カラーフィルタ２９が設けられる。カラーフィルタ２９は、赤フィルタ２９Ｒ、緑フィルタ２９Ｇ、及び青フィルタ２９Ｂを備える。一般的なカラーフィルタは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ１７及び画素電極１８は、サブピクセルごとに設けられる。本明細書の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。カラーフィルタの配列としては、ストライプ配列、モザイク配列、及びデルタ配列を含む任意の配列を適用可能である。赤フィルタ２９Ｒ、緑フィルタ２９Ｇ、及び青フィルタ２９Ｂは、隣接するもの同士で接している。本明細書では、赤フィルタ２９Ｒ、緑フィルタ２９Ｇ、及び青フィルタ２９Ｂを特に区別する必要がない場合は、単にカラーフィルタ２９と表記する。

【0055】

ＣＦ基板１１の液晶層２０側には、遮光層（ブラックマトリクス、ブラックマスクともいう）３０が設けられる。ブラックマトリクス３０は、画素の境界に配置される。ブラックマトリクス３０は、平面視において、ＴＦＴ１７、信号線ＳＬ、及びセンサ配線ＴＬを覆うように配置される。ブラックマトリクス３０は、例えば、画素を囲むようにして網目状に形成される。ブラックマトリクス３０は、画素の境界で発生する不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。

【0056】

カラーフィルタ２９上には、共通電極１５が設けられる。共通電極１５は、液晶表示パネル２の表示領域全体に平面状に形成される。

【0057】

共通電極１５上には、画素ごとに突起３１が設けられる。突起３１の平面形状は、例えば円である。突起３１は、電圧印加時における液晶層２０の配向（すなわち、液晶分子の倒れる方向）を制御する機能を有する。

【0058】

共通電極１５及び突起３１上には、液晶層２０の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層２０の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。

【0059】

ＴＦＴ基板１０の液晶層２０と反対側には、偏光板３２が設けられる。ＣＦ基板１１の液晶層２０と反対側には、偏光板３３が設けられる。偏光板３２、３３は、例えば円偏光板で構成される。円偏光板は、位相差板、及び直線偏光子が積層されて構成される。位相差板は、１／４波長板（λ／４板）で構成される。λは、波長を意味する。位相差板の遅相軸は、直線偏光子の透過軸に対して略４５度に設定される。液晶表示パネル２は、例えばノーマリーブラックモードである。この場合、偏光板３２の透過軸は、偏光板３３の透過軸と略直交するように設定される。

【0060】

（材料の例示）
ゲート電極ＧＬ、ソース電極２５、ドレイン電極２６、信号線ＳＬ、センサ配線ＴＬ、コンタクト１４としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれか、又はこれらの１種類以上を含む合金等が用いられる。

【0061】

画素電極１８、コンタクト２８、共通電極１５、及びセンサ電極１３は、透明な導電材料で構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。

【0062】

絶縁層２１、ゲート絶縁膜２２、及び絶縁層２７としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。

【0063】

［３］ 動作
上記のように構成された液晶表示装置１の動作について説明する。

【0064】

バックライト３は、液晶表示パネル２に向けて照明光を出射する。バックライト３の照明光は、液晶表示パネル２のＣＦ基板１１側から液晶表示パネル２に入射し、液晶層２０を透過する。

【0065】

共通電極１５には、共通電極駆動回路６により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。共通電圧Ｖｃｏｍは、例えば０Ｖである。オフ状態とは、液晶層２０に電界が印加されない状態であり、画素電極１８には、共通電極１５と同じ共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。オン状態とは、液晶層２０に電界が印加された状態であり、画素電極１８には、正電圧が印加される。正電圧は、液晶層の閾値電圧以上の電圧である。なお、実際には、画素電極１８及び共通電極１５間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動（交流駆動）が行われる。反転駆動を行うことで、液晶が劣化するのを抑制することができる。反転駆動の周期は任意に設定可能である。

【0066】

オフ状態において、液晶分子は、初期状態に設定され、すなわち、液晶分子の長軸は、垂直方向を向いている。液晶表示パネル２に入射した光は、偏光板３２を透過した後、円偏光となり、液晶層２０に入射する。液晶層２０に入射した光は、液晶層２０において複屈折作用をほとんど受けず、円偏光の状態を保持したまま液晶層２０を透過する。液晶層２０を透過した光は、偏光板３３に入射する。偏光板３３に入射した光は、偏光板３３を透過することができず、すなわち、液晶表示パネル２は、黒表示となる（すなわち、ノーマリーブラックモード）。

【0067】

オン状態において、液晶分子は、水平配向しており、すなわち、液晶分子の長軸は、おおよそ水平方向を向いている。液晶表示パネル２に入射した光は、偏光板３２を透過した後、円偏光となり、液晶層２０に入射する。液晶層２０に入射した光は、液晶層２０の複屈折作用により偏光状態が変化する。よって、液晶層２０を透過した光は、その一部が偏光板３３を透過し、すなわち、液晶表示パネル２は、白表示又はカラー表示となる。

【0068】

次に、タッチセンサの動作について説明する。タッチセンサは、例えば自己容量方式である。

【0069】

タッチ検出回路７は、複数のセンサ配線ＴＬにセンサ駆動電圧を印加する。これにより、複数のセンサ電極１３にセンサ駆動電圧が印加され、複数のセンサ電極１３によりタッチセンシングが行われる。複数のセンサ電極１３でのセンシング結果に応じたセンサ信号は、複数のセンサ配線ＴＬを介してタッチ検出回路７に送られる。

【0070】

ユーザの指やタッチペンなどの検知対象物が液晶表示パネル２の表示画面に触れると、センサ電極１３と検知対象物との間に静電容量が発生し、この静電容量に基づいてセンサ電極１３の寄生容量が増加する。この場合、センサ電極１３にセンサ駆動電圧を供給するときの電流が増加する。タッチ検出回路７は、この電流の変動量に基づいて、タッチ位置を検出する。複数のセンサ電極１３は、表示領域にマトリクス状に配置されている。よって、タッチ検出回路７は、表示画面のうちユーザによってタッチされた位置を検出することができる。

【0071】

静電容量方式のタッチセンサにおけるセンサ感度は、ユーザの指やタッチペンなどの検知対象物とセンサ（センサ電極）との距離に応じて決まる。本実施形態では、センサ電極１３がＴＦＴ基板１０に設けられ、さらにＴＦＴ基板１０を表示画面側に配置している。これにより、センサ感度を向上させることができる。

【0072】

本実施形態では、複数のセンサ電極１３は、蓄積容量電極としての機能も有する。すなわち、センサ電極１３と、画素電極１８と、これらに挟まれた絶縁層とは、蓄積容量Ｃｓを構成する。よって、本実施形態では、蓄積容量を形成するための蓄積容量線は、新たに設ける必要がない。

【0073】

［４］ 実施形態の効果
本実施形態によれば、複数のセンサ電極１３、複数のセンサ配線ＴＬ、及び集積回路１６（タッチ検出回路７を含む）が全てＴＦＴ基板１０に設けられる。よって、複数のセンサ電極１３と集積回路１６との配線が容易となる。

【0074】

また、タッチセンサの配線を液晶層を跨いで配線する必要がない。よって、センサ配線ＴＬを短くできる。これにより、センサ感度を向上させることができる。

【0075】

また、ＣＦ基板１１は、バックライト３側に配置され、ＴＦＴ基板１０は、表示画面側、すなわち、ユーザがタッチする面に近い側に配置される。そして、センサ電極１３は、ユーザがタッチする側のＴＦＴ基板１０に設けられる。よって、検出対象のより近くにセンサ電極１３を配置することができる。これにより、タッチセンサの感度を向上させることができる。

【0076】

共通電極を複数に分割してセンサ電極として用いる技術がある。この場合は、画像表示装置と、タッチセンサ動作とを例えば時分割で行う必要がある。これに対し、本実施形態では、センサ電極１３と共通電極１５とは個別に配置される。これにより、センサ電極１３の面積及び形状を自由に設計することができる。また、タッチセンサ動作を簡単に制御することができる。

【0077】

上記実施形態では、タッチセンサとして自己容量方式を用いる場合について説明したが、相互容量方式を用いて複数のセンサ電極１３を駆動してもよい。

【0078】

上記各実施形態では、液晶モードとしてＶＡモードを例に挙げて説明している。液晶モードは、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、又はＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどでもよい。

【0079】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0080】

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、２Ａ…画素アレイ、３…照明装置、４…走査線駆動回路、５…信号線駆動回路、６…共通電極駆動回路、７…タッチ検出回路、８…電圧生成回路、９…制御回路、１０…ＴＦＴ基板、１１…ＣＦ基板、１２…シール材、１３…センサ電極、１４…コンタクト、１５…共通電極、１６…集積回路、１７…スイッチング素子、１８…画素電極、２０…液晶層、２１…絶縁層、２２…ゲート絶縁膜、２３…半導体層、２４…保護膜、２５…ソース電極、２６…ドレイン電極、２７…絶縁層、２８…コンタクト、２９…カラーフィルタ、３０…遮光層、３１…突起、３２，３３…偏光板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】