JP5923402B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

ユーザインタフェースの形としてタッチパネル機能を具備した表示装置を搭載した携帯電話や携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器が開発されている。このようなタッチパネル機能を具備した電子機器では、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置に、別途タッチパネル基板を貼り合わせることでタッチパネル機能を付加することが検討されている。

また、近年、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりガラス基板等の透明な絶縁基板上にさまざまな材料で薄膜を形成し、切削や研削等の作業を繰り返し行うことにより、走査線や信号線からなる表示素子や、光センサ素子等を形成して、画像読取装置を製造する技術が研究されている。

また、画像読取装置の読み取り方式として、光センサ素子等に替えて導電性の電極を配置し、この電極と指等との間の容量変化によりパネル表面の指等の情報を検知するいわゆる静電容量方式により接触位置を検出する技術が研究されている。

特開２００４−９３８９４号公報

そして静電容量方式を用いた表示装置では、液晶などの表示パネル中にセンサ機能を組み込む、いわゆるインセル技術が盛んに開発されている。インセル技術によれば、別途作成したタッチパネルを液晶等に貼り合わせる必要がないため、電子機器全体の厚さや重量の増加を回避することが可能になる。さらに液晶等とタッチパネルの間に界面が存在しないため、界面で生じやすい光の反射が発生しないので、表示品位の点でも優れている。

ところで、インセル技術を用いた従来のタッチセンサ内蔵液晶表示装置では、センサ動作により、液晶表示に不良が発生することがあった。この現象は、表示パネル中に近接して表示機能とセンサ機能とが組み込まれていることから、センサ回路を駆動するための信号が表示回路に影響するためと考えられる。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、センサ動作が表示機能に与える影響を低減することのできる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による表示装置は、マトリクス状に配置された液晶層を挟持する対向電極と表示電極とからなる画素を有する画素回路と、前記複数の画素回路の行間に配置されて誘電体との間の容量結合の強弱を読み取る複数のセンサ回路と、前記複数の画素回路の行方向に沿って延線された前記センサ回路を駆動する複数の駆動信号線と、固定電位に電気的に接続され且つ特定の駆動信号線と前記画素回路との間に設けられて前記特定の駆動信号線の電圧変化による寄生容量を介した前記表示電極の電圧変化を低減するシールド電極とを有し、前記複数の駆動信号線は、プリチャージゲート線、カップリングパルス線、読出しゲート線を有し、前記センサ回路は、誘電体との間で容量を形成する検知電極と、前記検知電極に電圧を付与するプリチャージ線と、前記検知電極から検知信号を読み出す読出し線と、ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージ線に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続するプリチャージトランジスタと、ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージトランジスタの他方の電極に接続し、ゲート電極が前記検知電極に接続する増幅トランジスタと、ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が読出し線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する読出しトランジスタと、ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が前記検知電極に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続する補償トランジスタと、ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの一方の電極に接続し、他方の電極がカップリングパルス線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する電源切替トランジスタと、を備えた。

第１の実施の形態の表示装置の構成を示す概略の平面図。 第１の実施の形態の表示装置の一断面を示す図。 第１の実施の形態におけるセンサ回路の等価回路を示す図。 第１の実施形態に係る表示装置の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャート。 従来の表示装置の構造を模式的に示す図。 第１の実施の形態の表示装置の構造を模式的に示す図。 第１の実施の形態の表示装置の断面構造とセンサ回路との対応を示す図。 第２の実施の形態の表示装置の構造を模式的に示す図。 第２の実施の形態の表示装置の断面構造とセンサ回路との対応を示す図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の一実施形態に係る表示装置および表示装置の駆動方法について、図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施の形態の表示装置の構成を示す概略の平面図である。
本実施形態に係る表示装置１は、液晶表示パネルＰＮＬ、及び回路基板６０を備えている。液晶表示パネルＰＮＬの端部には、フレキシブル基板ＦＣ１、ＦＣ２の一端が電気的に接続されている。フレキシブル基板ＦＣ１、ＦＣ２の他端には回路基板６０が電気的に接続されている。

液晶表示パネルＰＮＬは、マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示部ＤＹＰと、表示部ＤＹＰの周囲に配置された走査線駆動回路ＹＤと信号線駆動回路ＸＤと、を備えている。そして、回路基板６０は、表示装置の表示動作を制御すると共に、液晶表示パネルＰＮＬに設けられたセンサ回路（後述する）を制御する。即ち、回路基板６０は、外部信号源ＳＳから取得した映像信号を液晶表示パネルＰＮＬに出力する。また回路基板６０は、センサ回路を動作させる信号を供給するとともに、センサ回路から取得した出力信号を制御部６５へ出力する。

図２は、第１の実施の形態の表示装置の一断面を示す図である。
本実施形態に係る表示装置１は、液晶表示パネルＰＮＬ、照明ユニット、フレーム４０、ベゼルカバー５０、回路基板６０、及び保護ガラスＰＧＬを備えている。

照明ユニットは、液晶表示パネルＰＮＬの背面側に配置される。フレーム４０は、液晶表示パネルＰＮＬと照明ユニットとを支持する。ベゼルカバー５０は、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを露出させるようにフレーム４０に取り付けられる。回路基板６０は、フレーム４０の背面側に配置される。保護ガラスＰＧＬは、ベゼルカバー５０上に接着剤７０により固定される。

液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１０と、アレイ基板１０と対向するように配置された対向基板２０と、アレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層ＬＱとを備えている。アレイ基板１０は液晶層ＬＱと反対側の主面に取り付けられた偏光板１０Ａを備えている。対向基板２０は液晶層ＬＱと反対側の主面に取り付けられた偏光板２０Ａを備えている。

照明ユニットは、図示しない光源、導光体３２、プリズムシート３４、拡散シート３６、及び反射シート３８を備えている。
導光体３２は、光源から入射された光を液晶表示パネルＰＮＬ側に向けて出射する。プリズムシート３４および拡散シート３６は、液晶表示パネルＰＮＬと導光体３２との間に配置された光学シートである。反射シート３８は、液晶表示パネルＰＮＬとは反対側の導光体３２の主面と対向するように配置される。プリズムシート３４および拡散シート３６は、導光体３２から出射された光を集光および拡散する。

保護ガラスＰＧＬは、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを外部からの衝撃から保護している。なお、保護ガラスＰＧＬは、省略することも可能である。

続いて、図１に示す表示装置について詳細に説明する。

液晶表示パネルＰＮＬは、一対の電極基板であるアレイ基板１０および対向基板２０間に液晶層ＬＱを挟持した構造である。アレイ基板１０に設けられた表示電極ＰＥおよび対向基板２０に設けられた対向電極ＣＥから液晶層ＬＱに印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＰＮＬの透過率が制御される。

アレイ基板１０では、複数の表示電極ＰＥが透明絶縁基板（不図示）上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線ＧＬが複数の表示電極ＰＥの行に沿って配置され、複数の信号線ＳＬが複数の表示電極ＰＥの列に沿って配置される。

各表示電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬで覆われる。表示電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは液晶層ＬＱの一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。

ゲート線ＧＬおよび信号線ＳＬの交差位置近傍には、複数の画素スイッチＳＷＰが配置される。各画素スイッチＳＷＰは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ : Thin Film Transistor）であって、ゲートがゲート線ＧＬに接続され、ソース−ドレインパスが信号線ＳＬおよび表示電極ＰＥ間に接続され、対応ゲート線ＧＬを介して駆動されたときに対応信号線ＳＬおよび対応表示電極ＰＥ間で導通する。

更に、アレイ基板１０には、センサ回路１２が設けられ、このセンサ回路１２を駆動するためのカップリングパルス線ＣＰＬ、プリチャージゲート線ＰＧＬ、および、読み出しゲート線ＲＧＬが、複数の表示電極ＰＥの行に沿って配置される。
なお、本実施形態では、信号線ＳＬは、センサ回路１２を駆動する信号を供給するプリチャージ線ＰＲＬ、および、読み出し線ＲＯＬとしても用いられる。

走査線駆動回路ＹＤは、複数のゲート線ＧＬに画素スイッチＳＷＰをオンする（ソース−ドレインパスを導通させる）ためのゲート電圧を供給して、ゲート線ＧＬを順次駆動する。また、走査線駆動回路ＹＤは、複数のカップリングパルス線ＣＰＬ、複数のプリチャージゲート線ＰＧ、複数の読み出しゲート線ＲＧＬを所定のタイミングで駆動して、センサ回路１２を駆動させる。

信号線駆動回路ＸＤは、ソース−ドレインパスが導通した画素スイッチＳＷＰを介して、信号線ＳＬから表示電極ＰＥへ映像信号を供給する。

また、対向電極ＣＥには共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。必要に応じて、対向電極ＣＥに供給する共通電圧Ｖｃｏｍの極性は反転されて、表示装置１の極性反転方式に対応するように液晶層ＬＱに印加される電圧の極性が反転される。

回路基板６０は、出力回路部ＯＣＴ、入力回路部ＩＣＴ、Ｄ／Ａ変換部ＤＡＣ、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＣ、インタフェース部Ｉ／Ｆ、及びタイミングコントローラＴＣＯＮを備えている。

タイミングコントローラＴＣＯＮは、回路基板６０に搭載される各部の動作、走査線駆動回路ＹＤ、信号線駆動回路ＸＤ、対向電極駆動回路及びセンサ回路１２の動作を制御する。

外部信号源ＳＳからインタフェース部Ｉ／Ｆを介して取り込まれたデジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換部ＤＡＣによってアナログ信号に変換され、所定のタイミングで入力回路部ＩＣＴにより信号線ＳＬに出力される。

センサ回路１２からの出力信号は、出力回路部ＯＣＴにより所定のタイミングでＡ／Ｄ変換部ＡＤＣへ供給され、デジタル信号に変換されて、インタフェース部Ｉ／Ｆに供給される。インタフェース部Ｉ／Ｆは、受信したデジタル信号を制御部６５へ出力する。制御部６５は、受信したデジタル信号により座標計算を行なって、指先やペン先等が接触した座標位置を検出する。

図３は、第１の実施の形態におけるセンサ回路１２の等価回路を示す図である。
センサ回路１２は、検知電極７、プリチャージ線ＰＲＬ、読み出し線ＲＯＬ、プリチャージゲート線ＰＧＬ、カップリングパルス線ＣＰＬ、読み出しゲート線ＲＧＬ、カップリング容量Ｃｓｓ、プリチャージＴＦＴ６、増幅ＴＦＴ９、読み出しＴＦＴ１２、補償ＴＦＴ１３、電源切替ＴＦＴ１４、を備えている。また、センサ回路１２の外部において、プリチャージ線選択ＴＦＴ１５がプリチャージ線ＰＲＬと接続し、読み出し線選択ＴＦＴ１６が読み出し線ＲＯＬと接続して設けられている。

検知電極７は、接触体（誘電体）の有無による検知容量の変化を検出する。プリチャージ線ＰＲＬは、検知電極７にプリチャージ電圧を供給する。読み出し線ＲＯＬは、検知電極７の電圧を取り出す。プリチャージゲート線ＰＧＬ、カップリングパルス線ＣＰＬ、読み出しゲート線ＲＧＬは、センサ回路１２の動作を駆動するための信号を供給する。

プリチャージＴＦＴ６は、プリチャージ電圧を検知電極７へ書き込み、かつ保持するためのスイッチである。カップリング容量Ｃｓｓは、検知電極７に検知容量の変化による電圧差を生じさせる。増幅ＴＦＴ９は、検知電極７に生じた電圧を増幅するためのスイッチである。読み出しＴＦＴ１２は、増幅された電圧を読み出し線ＲＯＬへ出力し、かつ保持するためのスイッチである。補償ＴＦＴ１３は、プリチャージ電圧を検知電極７に供給するための経路を断続するスイッチである。電源切替ＴＦＴ１４は、カップリングパルス線ＣＰＬからの信号を増幅ＴＦＴ９に供給するための経路を断続するスイッチである。

プリチャージ線ＰＲＬ、および、読み出し線ＲＯＬは信号線ＳＬと共通の配線を用いている。なお、センサ回路１２は複数の画素ＰＸに対して１つ配置されるため、信号線ＳＬの一部が共用されることになる。

プリチャージＴＦＴ６は例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極がプリチャージゲート線ＰＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極がプリチャージ線ＰＲＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が検知電極７と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

増幅ＴＦＴ９は例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が検知電極７と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が電源切替ＴＦＴ１４のドレイン電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が読み出しＴＦＴ１２のソース電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

読み出しＴＦＴ１２は例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が読み出しゲート線ＲＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が増幅ＴＦＴ９のドレイン電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が読み出し線ＲＯＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

補償ＴＦＴ１３は例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極がプリチャージゲート線ＰＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が増幅ＴＦＴ９のドレイン電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が検知電極７と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

電源切替ＴＦＴ１４は例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が読み出しゲート線ＲＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極がカップリングパルス線ＣＰＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が増幅ＴＦＴのソース電極と電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

プリチャージ線選択ＴＦＴ１５は、例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極がプリチャージ選択線ＰＳＥＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が電圧源ＰＰＳと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極がプリチャージ線ＰＲＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

読み出し線選択ＴＦＴ１６は、例えばｐ型の薄膜トランジスタであって、ゲート電極が読み出し選択線ＲＳＥＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ソース電極が電圧源ＰＰＳと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）、ドレイン電極が読み出し線ＲＯＬと電気的に接続され（あるいは一体に構成され）ている。

図４は、第１の実施形態に係る表示装置１の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。

電圧源ＰＰＳからは、最初に初期化電圧が供給され、続いてプリチャージ電圧が供給される。ここで、初期化電圧はプリチャージ電圧よりも低い電圧である。

電圧源ＰＰＳから初期化電圧が供給される状態において、プリチャージゲート線ＰＧＬに駆動信号であるプリチャージゲート信号ＰＧが出力される。読み出しゲート線ＲＧＬに駆動信号である読み出しゲート信号ＲＧが出力される。プリチャージ選択線ＰＳＥＬには、駆動信号であるプリチャージ線選択信号ＰＳＥが出力される。読み出し選択線ＲＳＥＬには、駆動信号である読み出し線選択信号ＲＳＥが出力される。

［タイミングＴ１での動作］
プリチャージ線選択信号ＰＳＥ、読み出し線選択信号ＲＳＥがオンレベル（ローレベル）のタイミングでそれぞれプリチャージ線選択ＴＦＴ１５、読み出し線選択ＴＦＴ１６がオンとなり、それぞれプリチャージ線ＰＲＬ、読み出し線ＲＯＬに電圧源ＰＰＳより初期化電圧が付与される。

読み出しゲート信号ＲＧがオンレベル（ローレベル）のタイミングで読み出しゲート線ＲＧＬに接続する読み出しＴＦＴ１２及び電源切替ＴＦＴ１４がオンとなる。またプリチャージゲート信号ＰＧがオンレベル（ローレベル）のタイミングでプリチャージゲート線ＰＧＬに接続する、補償ＴＦＴ１３及びプリチャージＴＦＴ６がオンとなる。

この結果、読み出し線ＲＯＬに付与された初期化電圧が読み出しＴＦＴ１２及び補償ＴＦＴ１３を介して検知電極７に付与される。ここで、初期化電圧は通常のプリチャージ電圧よりもレベルの低い電圧である。そのため、検知電極７の電位も低くなり、増幅ＴＦＴ９がオンする。その結果、プリチャージ線ＰＲＬに付与された初期化電圧がプリチャージＴＦＴ６及び増幅ＴＦＴ９を介して検知電極７に付与される。

なお、電源切替ＴＦＴ１４がオンすることにより、電源切替ＴＦＴ１４のドレイン電極（プリチャージＴＦＴ６のドレイン電極）側で、初期化電圧とカップリングパルス信号ＣＰの高電圧とがともに入力されることになる。このため、検知電極７の電圧は初期化電圧よりも高くなるが、増幅ＴＦＴ９の特性を選定することで、増幅ＴＦＴ９をオンとすることができる。

このように、初期化電圧を付与するのは検知電極７の電位を十分に低くして増幅ＴＦＴ９を確実にオンさせるためである。また読み出し線ＲＯＬを介して初期化電圧を付与するのは、読み出し線ＲＯＬとプリチャージ線ＰＲＬとを併用することによって配線の抵抗を低減して確実に検知電極７の電位を低く設定するためである。

［タイミングＴ２での動作］
読み出しゲート信号ＲＧ、読み出し線選択信号ＲＳＥをオフレベルとする。これによって、読み出し線ＲＯＬを介した初期化電圧の供給は停止する。また、電源切替ＴＦＴ１４もオフとなる。従って、プリチャージ線ＰＲＬを介した初期化電圧の供給が継続する。

この状態において、補償ＴＦＴ１３がオンされているため、増幅ＴＦＴ９のゲートとドレインとが電気的に接続された状態となる。そのため、ゲート電極の電圧は、増幅ＴＦＴ９の閾値電圧のバラツキを反映した電圧となっている。

［タイミングＴ３での動作］
カップリングパルス線ＣＰＬに供給するカップリングパルス信号ＣＰの電位を低く設定する。このカップリングパルス信号ＣＰは、カップリング容量Ｃｓｓの一端に付与され、その結果検知電極７の電位が引き下げられる。従って、後述する接触体の有無による検知電極７の電位の変動を大きくすることができる。

［タイミングＴ４での動作］
電圧源ＰＰＳから供給される電圧がプリチャージ電圧に変更される。プリチャージ電圧は、プリチャージ線ＰＲＬ、プリチャージＴＦＴ６、増幅ＴＦＴ９、補償ＴＦＴ１３を介して検知電極７に付与される。この結果、検知電極７の電位は初期化電圧印加時よりも上昇する。なお、上述したように、増幅ＴＦＴ９のゲート電極の電圧は、増幅ＴＦＴ９の閾値電圧のバラツキを反映した電圧となっている。

［タイミングＴ５での動作］
プリチャージゲート信号ＰＧ、プリチャージ線選択信号ＰＳＥをオフレベル（ハイレベル）とする。この結果、検知電極７はフローティング状態となり、接触体（指１０）の有無に依存して、検知容量Ｃｆを介した検知電極７の電位が変動する。

［タイミングＴ６での動作］
カップリングパルス線ＣＰＬに供給するカップリングパルス信号ＣＰの電位を高く設定する。このカップリングパルス信号ＣＰは、カップリング容量Ｃｓｓの一端に付与され、その結果検知電極７の電位が引き上げられる。図４の検知電極電圧で示すように検知電極電位(指なし)と、検知電極電位(指あり)との間に電圧差を生じさせることができる。

［タイミングＴ７での動作］
読出しゲート線ＲＧＬに供給する電源切替ゲート信号ＰＷをオンレベル（ローレベル）とする。電源切替ＴＦＴ１４がオンとなり、カップリングパルス線ＣＰＬに供給されたカップリングパルス信号ＣＰが電源切替ＴＦＴ１４を介して増幅ＴＦＴ９のソース電極に入力する。上述のように、増幅ＴＦＴ９の動作点（増幅度）は、検知電極７の電圧によって変動する。従って、増幅ＴＦＴ９のドレイン電極からは接触体（指１０）の有無を表す増幅された電圧が出力する。

また、タイミングＴ７では、読み出しゲート信号ＲＧをオンレベル（ローレベル）とする。これによって増幅ＴＦＴ９からの検知信号が読み出しＴＦＴ１２を介して読み出し線ＲＯＬに出力される。読出し線ＲＯＬに出力される電圧波形はこの電圧変動を示したものであり、出力電圧(指あり)と出力電圧(指なし)との間には電圧差が生じる。

そこで、読み出しゲート線ＰＧＬがオンしてからの出力期間経過時（例えば、タイミングＴ８）での出力電圧(指あり)と出力電圧(指なし)との出力電圧差を検出することにより指先やペン先等が接触している位置を検出することが可能となる。

以上説明した駆動方法によれば次のような効果を奏する。

本実施の形態では、プリチャージ期間において、増幅ＴＦＴ９のドレイン電極を補償ＴＦＴ１３を介して検知電極７と接続する構成としている。このように構成することによって、プリチャ−ジ電圧書き込み時に増幅ＴＦＴ９の閾値電圧分だけオフセットをかけることができるため、増幅ＴＦＴ９の最適動作点が閾値電圧ばらつきの影響を受けないようすることができ、その結果高い読み取り性能を実現することが可能となる。

また、従来の画像読取装置の駆動方法では、センサ動作期間が開始してすぐにプリチャ−ジ電圧を印加していた。これに対し、本駆動方法では、プリチャ−ジ用ＴＦＴ６を介して検知電極７にプリチャ−ジ電圧を印加する前に読み出し線ＲＯＬを介して検知電極７に初期化電圧を印加している点が異なる。このように駆動することによって、プリチャ−ジ電圧を印加する前に検知電極７の電圧をなるべく低く設定することができるため、プリチャ−ジ電圧をより印加しやすくすることが可能となる。

さらに、プリチャ−ジＴＦＴ６を介して検知電極７にプリチャ−ジ電圧を印加する前に読み出し線ＲＯＬを介して検知電極７に初期化電圧を印加し、かつ同時にプリチャ−ジ線ＰＲＬにも初期化電圧を印加することにより、プリチャ−ジ電圧をより一段と印加しやすくすることが可能となる。

続いて、センサ動作により、液晶表示に不良が発生する原因について説明する。

図５は、従来の表示装置の構造を模式的に示す図である。図５（１）は、表示装置をアレイ基板１０側から見た平面図であり、図５（２）は、矢視ＡＢに沿う断面図である。

図５（１）では、左右方向が信号線ＳＬが延在する方向を表し、上下方向がゲート線ＧＬが延在する方向を表している。ある行の表示電極ＰＥと隣接する行の表示電極ＰＥの間に検知電極７が設けられている。そして、上下方向にカップリングパルス電極（線）ＣＰＬが配設されている。表示電極ＰＥの裏面には図示されていない対向電極ＣＥが設けられている。表示電極ＰＥ間には遮光体ＢＭ（Black Matrix）が配設されて、検知電極７、カップリングパルス電極ＣＰＬなどのセンサ回路１２を遮蔽している。

ここで、上述のセンサ回路１２の説明に記載したカップリングパルス線ＣＰＬは、実際には図５に示すように所定の幅を持った電極である。従って、以下の説明では同一の参照番号を付して、適宜、カップリングパルス電極ＣＰＬまたはカップリングパルス線ＣＰＬと表記する。他の信号線についても同様である。

図５（２）では、カラーフィルタＣＦを明示するとともに、それぞれの電極間に存在する寄生容量を記載している。

上述のように、液晶表示駆動のない期間（ブランキング期間）に、カップリングパルス線ＣＰＬの電圧を変化させることで、カップリング容量Ｃｓｓにより検知電極７の電圧が変化する。即ち、指の有無により、検知電極７と指間の指容量Ｃｆが変化するため、検知電極７の電圧が変化する。

一方、カップリングパルス電極ＣＰＬと表示電極７との間には寄生容量Ｃｐｃが存在する。そのため、カップリングパルス電極ＣＰＬの電圧が変化すると、それに伴って表示電極ＰＥの電圧も変化する。これが、表示不良が発生する原因である。

図６は、第１の実施の形態の表示装置の構造を模式的に示す図である。図６（１）は、表示装置をアレイ基板１０側から見た平面図であり、図６（２）は、矢視ＡＢに沿う断面図である。

図６に示すように、第１の実施の形態では、シールド電極ＳＨＥを表示電極ＰＥとカップリングパルス電極ＣＰＬとの間に設けている点が従来の表示装置と異なっている。ここで、カップリングパルス電極ＣＰＬの幅が従来と比べて狭く表示されているが、図６は模式図であり、カップリングパルス電極ＣＰＬの幅は従来と同じである。

図７は、第１の実施の形態の表示装置の断面構造とセンサ回路１２との対応を示す図である。シールド電極ＳＨＥは、固定電位（例えば、共通電圧Ｖｃｏｍ）に接続されている。

シールド電極ＳＨＥを設けることで、シールド電極ＳＨＥとカップリングパルス電極ＣＰＬとの間に寄生容量Ｃｓｃが生じ、シールド電極ＳＨＥと表示電極ＰＥとの間に寄生容量Ｃｓｐが生じる。また、シールド電極ＳＨＥを設けることで、カップリングパルス電極ＣＰＬと表示電極ＰＥとの間の寄生容量Ｃｐｃはほとんど０近くの値にまで低下する。従って、カップリングパルス電極７の電圧変化に伴う表示電極ＰＥの電圧変化を低減することができる。更に、シールド電極ＳＨＥは、固定電位となっているため、表示電極ＰＥの電位は安定する。

従って、センサ動作による液晶表示の不良発生を低減（防止）することができる。

［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態の表示装置の構造を模式的に示す図である。図８（１）は、表示装置をアレイ基板１０側から見た平面図であり、図８（２）は、矢視ＡＢに沿う断面図である。第１の実施の形態と同一の部位は同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図８に示すように、第２の実施の形態では、対向電極ＣＥの大きさが異なっている点が第１の実施の形態と異なっている。なお、カップリングパルス電極ＣＰＬの幅が従来と比べて狭く表示されているが、図６は模式図であり、カップリングパルス電極ＣＰＬの幅は従来と同じである。

ここで、表示電極ＰＥの端部と対向電極ＣＥの端部との最短距離をｄ、カップリングパルス電極ＣＰＬの端部と対向電極ＣＥの端部との最短距離をｅとすると、式（１）の関係が成立する。
ｄ ≧ ３×ｅ ・・・式（１）
この式（１）の関係は、断面図における表示電極ＰＥと対向電極ＣＥとの最短距離ｃ、平面図における表示電極ＰＥと対向電極ＣＥとの最短距離ａ、平面図におけるカップリングパルス電極ＣＰＬと対向電極ＣＥとの最短距離ｂとを用いて式（２）で表わされる。
ａ^２ ≧ ９×ｂ^２ ＋ ８×ｃ^２ ・・・式（２）
図９は、第２の実施の形態の表示装置の断面構造とセンサ回路１２との対応を示す図である。

対向電極ＣＥとカップリングパルス電極ＣＰＬとの距離を短く設定することで、対向電極ＣＥとカップリングパルス電極ＣＰＬとの間に寄生容量Ｃｓｏが生じる。また、対向電極ＣＥは、シールド電極ＳＨＥと同様の働きをするため、上述の式（１）、式（２）の関係を充足することによってカップリングパルス電極ＣＰＬと表示電極ＰＥとの間の寄生容量Ｃｐｃは、従来の構成に比して１０％程度にまで減少する。従って、カップリングパルス電極７の電圧変化に伴う表示電極ＰＥの電圧変化を低減することができる。更に、シールド電極ＳＨＥは、固定電位となっているため、カップリングパルス電極７の電圧変化によっても電位は変動せず表示電極ＰＥの電位は安定する。

従って、センサ動作による液晶表示の不良発生を低減（防止）することができる。また、第１の実施の形態と比較して、シールド電極ＳＨＥを用いないため、表示の開口率を増加することができる。

なお、センサ回路は上述の実施の形態の構成に限定されない。誘電体との間の容量結合の強弱を読み取ることのできる構成であれば良い。

[本実施の形態のバリエーション]
上述の実施の形態は、種々のバリエーションの形態として構成することができる。

（１）上述の実施の形態においては、それぞれのＴＦＴはｐ型の薄膜トランジスタを用いて構成したが、ｎ型の薄膜トランジスタを用いて構成しても良い。

（２）上述の実施の形態においては、アクティブ型のセンサ回路を有するタッチパネルについて説明したが、アクティブ型のセンサ回路は上述の構成に限られない。またパッシブ型のセンサ回路を有するタッチパネルについても同様に適用することができる。

（３）上記実施形態に係る表示装置１は、ＴＮ(Twisted Nematic)モード、ＩＰＳモード、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モード等の表示モードを採用する液晶表示装置であってもよい。

（４）上記実施形態に係る表示装置は、カラー表示タイプ、白黒表示タイプの表示装置にも適用可能である。

（５）カップリングパルスはゲート線ＧＬから供給しなくても良く、例えば信号線ＳＬと並行した配線を追加してカップリングパルス線としても良い。

（６）なお、タイミングコントローラＴＣＯＮは、回路基板６０に設けられる態様に限られず、外部に設けられても良く、ＴＦＴ基板上に設けられても良い。

（７）増幅ＴＦＴ９は、実施の形態に限られず増幅器（アンプ）を用いて構成しても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＤＹＰ…表示部、ＹＤ…走査線駆動回路、ＸＤ…信号線駆動回路、ＰＧＬ…保護ガラス、ＧＬ…ゲート線、ＳＬ…信号線、ＰＸ…液晶画素、ＣＰＬ…カップリングパルス線、ＰＧＬ…プリチャージゲート線、ＲＧ…ゲート線、ＰＲＬ…プリチャージ線、ＲＯＬ…読み出し線、ＴＣＯＮ…タイミングコントローラ、ＲＧＬ…ゲート線、ＰＳＥＬ…プリチャージ選択線、ＰＰＳ…電圧源、ＲＳＥＬ…選択線、ＰＧＬ…ゲート線、６…プリチャージＴＦＴ、７…検知電極、Ｃｓｓ…カップリング容量、９…増幅ＴＦＴ、１２…センサ回路、１３…補償ＴＦＴ、１４…電源切替ＴＦＴ、１５…プリチャージ線選択ＴＦＴ、１６…読出線選択ＴＦＴ。

Claims (9)

1. マトリクス状に配置された液晶層を挟持する対向電極と表示電極とからなる画素を有する画素回路と、
   前記複数の画素回路の行間に配置されて誘電体との間の容量結合の強弱を読み取る複数のセンサ回路と、
   前記複数の画素回路の行方向に沿って延線された前記センサ回路を駆動する複数の駆動信号線と、
   固定電位に電気的に接続され且つ特定の駆動信号線と前記画素回路との間に設けられて前記特定の駆動信号線の電圧変化による寄生容量を介した前記表示電極の電圧変化を低減するシールド電極とを有し、
   前記複数の駆動信号線は、プリチャージゲート線、カップリングパルス線、読出しゲート線を有し、
   前記センサ回路は、
   誘電体との間で容量を形成する検知電極と、
   前記検知電極に電圧を付与するプリチャージ線と、
   前記検知電極から検知信号を読み出す読出し線と、
   ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージ線に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続するプリチャージトランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージトランジスタの他方の電極に接続し、ゲート電極が前記検知電極に接続する増幅トランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が読出し線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する読出しトランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が前記検知電極に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続する補償トランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの一方の電極に接続し、他方の電極がカップリングパルス線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する電源切替トランジスタと、を備えた表示装置。
2. 前記センサ回路のそれぞれのトランジスタを制御する制御部を更に有し、
   前記制御部は、前記検知電極に電圧を付与するプリチャージ期間と、誘電体との接触有無により検知電極に生じた電圧を前記読出し線を介して読み出す読出期間とを具備するように制御する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御部は、
   前記プリチャージ期間において、
   前記プリチャージ線と読出し線とを介してプリチャージ電圧よりも低い初期化電圧を前記検知電極に付与した後、前記プリチャージ線を介してプリチャージ電圧を前記検知電極に付与するように制御する請求項２に記載の表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記プリチャージ期間において、
   前記増幅トランジスタの他方の電極と前記検知電極とが電気的に接続するように前記補償トランジスタを制御する、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記制御部は、
   前記読出期間において、
   前記プリチャージトランジスタ及び補償トランジスタそれぞれのソース・ドレイン電極間の電気的な接続を遮断し、前記電源切替トランジスタ及び読出しトランジスタそれぞれのソース・ドレイン電極間の電気的な接続を導通するように制御する、請求項４に記載の表示装置。
6. マトリクス状に配置された液晶層を挟持する対向電極と表示電極とからなる画素を有する画素回路と、
   前記複数の画素回路の行間に配置されて誘電体との間の容量結合の強弱を読み取る複数のセンサ回路と、
   前記複数の画素回路の行方向に沿って延線された前記センサ回路を駆動する複数の駆動信号線と、
   固定電位に電気的に接続されて、特定の駆動信号線の電圧変化による寄生容量を介した前記表示電極の電圧変化を低減するシールド電極とを有し、
   前記対向電極のサイズは、列方向に前記表示電極よりも長く形成され、
   前記表示装置の平面図における前記表示電極と対向電極との列方向の最短距離ａ、前記表示装置の平面図における前記対向電極と前記特定の駆動信号線との列方向の最短距離ｂ、及び前記対向電極と表示電極との最短距離ｃの間に下記関係を有する表示装置。
   ａ ^２ ≧ ９×ｂ ^２ ＋ ８×ｃ ^２
7. 前記複数の駆動信号線は、プリチャージゲート線、カップリングパルス線、読出しゲート線を有し、
   前記センサ回路は、
   誘電体との間で容量を形成する検知電極と、
   前記検知電極に電圧を付与するプリチャージ線と、
   前記検知電極から検知信号を読み出す読出し線と、
   ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージ線に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続するプリチャージトランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極がプリチャージトランジスタの他方の電極に接続し、ゲート電極が前記検知電極に接続する増幅トランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が読出し線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する読出しトランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの他方の電極に接続し、他方の電極が前記検知電極に接続し、ゲート電極がプリチャージゲート線に接続する補償トランジスタと、
   ソース・ドレインの一方の電極が増幅トランジスタの一方の電極に接続し、他方の電極がカップリングパルス線に接続し、ゲート電極が読出しゲート線に接続する電源切替トランジスタと、を備えた請求項６に記載の表示装置。
8. 前記センサ回路のそれぞれのトランジスタを制御する制御部を更に有し、
   前記制御部は、前記検知電極に電圧を付与するプリチャージ期間と、誘電体との接触有無により検知電極に生じた電圧を前記読出し線を介して読み出す読出期間とを具備するように制御する、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記制御部は、
   前記プリチャージ期間において、
   前記プリチャージ線と読出し線とを介してプリチャージ電圧よりも低い初期化電圧を前記検知電極に付与した後、前記プリチャージ線を介してプリチャージ電圧を前記検知電極に付与するように制御する請求項８に記載の表示装置。

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