带触摸传感器的显示装置的制作方法

本发明涉及带触摸传感器的显示装置，特别是涉及静电电容方式的带触摸传感器的显示装置。

背景技术：

近年来，具有能够进行直观的操作且能够进行多点检测的静电电容方式的触摸面板功能的显示装置受到关注。但是，上述显示装置存在显示装置的厚度以触摸面板用基板的量变厚或者由于触摸面板基板造成的透射率的降低所以有损显示质量等问题。另外，还存在触摸面板基板的端子安装部独立于显示装置，不易连接的问题。

作为解决上述问题的方式，研究了将触摸传感器功能内置于液晶显示装置其本身的嵌入(in-cell)型触摸面板，但是还未进行导入。其原因是，由于在液晶显示装置的内部设置触摸传感器用电极，所以存在显示装置的制造方法复杂化、触摸传感器用电极影响显示质量、驱动频率不能提高且限制实现大型化等问题。

专利文献1公开了在液晶显示装置中将共用电极还用作触摸传感器的驱动电极，使检测电极形成于相对基板的与液晶层相反的一侧的构成。对共用电极施加的共用驱动信号与对像素电极施加的像素电压共同决定各像素的显示电压，还兼用作触摸传感器的驱动信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009－244958号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述专利文献1的液晶显示装置中，存在驱动电极和检测电极完全覆盖像素部分的区域，因此存在驱动电极和检测电极无法使用透明电极以外的电极、电阻值变高、不易实现大型化的问题。另外，为了进行图像显示而用共用驱动信号驱动共用电极，并且还将该共用驱动信号作为触摸传感器的驱动信号使用，因此在触摸传感器的驱动信号上存在制约。例如，实现使用正交编码信号同时驱动多个驱动电极的方式等是困难的。

本发明是为了解决上述问题中的至少一个而完成的，其目的在于提供抑制了由触摸传感器电极导致的显示质量的降低的高精度的带触摸传感器的显示装置。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置具备：像素基板，其具有多个像素电极；以及相对基板，其与上述像素基板相对，上述带触摸传感器的显示装置还具备：黑矩阵，其在第1方向和与上述第1方向不同的第2方向上延伸；以及触摸传感器电极，其在上述第1方向上延伸，上述触摸传感器电极设置在上述相对基板面向上述像素基板的一侧，在从与上述相对基板的平面方向垂直的方向观看上述相对基板时的俯视时，上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度比上述黑矩阵的在上述第2方向上延伸的线的上述第1方向的宽度宽，上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度比上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度窄，上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线位于比上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的两端部靠内侧的位置并与上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线重叠。

在某实施方式中，也可以是，在上述俯视下，上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线位于比上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的两端部靠内侧的位置并与上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线重叠。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器电极被透明树脂覆盖。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器电极是透明电极，上述触摸传感器电极的方块电阻值是1至100Ω/sq。

在某实施方式中，也可以是，在上述相对基板的多个像素部中的、没有设置上述触摸传感器电极的像素区域中设有电浮动的虚设电极。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器电极作为触摸传感器的驱动电极使用，设于上述像素基板的共用电极作为上述触摸传感器的检测电极使用。

在某实施方式中，也可以是，在设于上述像素基板的信号配线上，上述共用电极是分离的。

在某实施方式中，也可以是，还具备积分电路，与上述共用电极的电荷量对应的信号输入到上述积分电路，上述积分电路的基准电压与在图像写入期间对上述共用电极施加的电压相同。

在某实施方式中，也可以是，上述积分电路具有单端型的运算放大器。

在某实施方式中，也可以是，上述积分电路具有全差动运算放大器，与相互相邻的上述共用电极的电荷量对应的信号输入到上述全差动运算放大器。

在某实施方式中，也可以是，与上述共用电极电连接的辅助配线设为与设于上述像素基板的信号配线重叠。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是横向电场方式的液晶显示装置。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器的驱动电极用配线和上述触摸传感器的检测电极用配线设于上述像素基板。

在某实施方式中，也可以是，与上述共用电极电连接的辅助配线设为与设于上述像素基板的信号配线重叠，上述驱动电极用配线和上述检测电极用配线设于与上述辅助配线相同的层。

在某实施方式中，也可以是，上述驱动电极用配线设为与设于上述像素基板的栅极驱动器重叠。

在某实施方式中，也可以是，上述检测电极用配线设为与设于上述像素基板的信号线连接配线重叠。

在某实施方式中，也可以是，将上述像素基板和上述相对基板粘接的密封部含导电性材料，设于上述像素基板的上述驱动电极用配线和设于上述相对基板的上述驱动电极经由上述密封部电连接。

在某实施方式中，也可以是，在上述像素基板的一端设有图像显示用端子和触摸传感器驱动用端子。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器电极是金属电极或者是透明电极与金属层的层叠体。

在某实施方式中，也可以是，触摸位置检测动作与图像显示动作同步，在没有图像写入的期间进行上述触摸位置检测动作。

在某实施方式中，也可以是，使用按照M序列形成的正交编码信号进行上述触摸位置检测动作。

在某实施方式中，也可以是，上述触摸传感器电极设于上述相对基板，作为触摸传感器的驱动电极使用，在上述相对基板的与上述触摸传感器的驱动电极相反的一面侧的位置设有上述触摸传感器的检测电极。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是横向电场方式的液晶显示装置。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动正型液晶的液晶显示装置。

在某实施方式中，也可以是，上述带触摸传感器的显示装置是通过纵向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

发明效果

根据本发明的某实施方式，提供抑制了由触摸传感器电极造成的显示质量的降低的高精度的带触摸传感器的显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置的图。

图2是说明本发明的实施方式的检测触摸的方法的图。

图3(a)是表示本发明的实施方式的TFT基板的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的相对基板的主要部分的图。

图4是表示本发明的实施方式的将TFT基板和相对基板贴合后的构成的图。

图5(a)是与图4所示的AA’线对应的截面图，(b)是与图4所示的BB’线对应的截面图。

图6(a)是表示本发明的实施方式的相对基板的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的触摸传感器基本图案的图。

图7(a)是表示本发明的实施方式的TFT基板的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的TFT基板的图。

图8(a)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的图。

图9(a)和(b)是表示本发明的实施方式的使用了正型液晶的情况下的液晶的动作的图。

图10(a)和(b)是表示本发明的实施方式的使用了负型液晶的情况下的液晶的动作的图。

图11(a)是表示本发明的实施方式的触摸检测电路的图，(b)是表示本发明的实施方式的各电极和开关元件的驱动定时的图。

图12是表示本发明的实施方式的将全差动放大器作为积分电路使用的触摸检测电路的图。

图13是表示本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置的图。

图14(a)是表示本发明的实施方式的相对基板的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的触摸传感器基本图案的图。

图15(a)是表示本发明的实施方式的TFT基板的图，(b)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的图。

图16(a)和(b)是表示本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置的图。

图17是表示本发明的实施方式的TFT基板的图。

图18(a)是与图17所示的AA’线对应的截面图，(b)是与图17所示的BB’线对应的截面图。

图19是表示本发明的实施方式的TFT基板的图。

图20(a)是与图19所示的AA’线对应的截面图，(b)是与图19所示的BB’线对应的截面图。

图21(a)是表示本发明的实施方式的相对基板的图，(b)是表示本发明的实施方式的相对基板的主要部分的图。

图22(a)是表示本发明的实施方式的TFT基板的图，(b)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的图。

图23(a)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的主要部分的图，(b)是表示本发明的实施方式的将相对基板与TFT基板贴合后的构成的图。

图24(a)是表示本发明的实施方式的另外准备的基板的图，(b)是表示在图23(b)的构成中贴合了另外准备的基板的构成的图。

图25(a)和(b)是表示本发明的实施方式的使用了负型液晶的带触摸传感器的显示装置的图。

图26(a)和(b)是表示本发明的实施方式的使用了正型液晶的带触摸传感器的显示装置的图。

图27(a)和(b)是表示本发明的实施方式的在纵向电场模式下使用负型液晶的带触摸传感器的显示装置的图。

图28是表示本发明的实施方式的在纵向电场模式下使用负型液晶的带触摸传感器的显示装置的图。

图29(a)是表示本发明的实施方式的按照比触摸传感器基本图案的大小窄的宽度设置的驱动电极的图，(b)是表示本发明的实施方式的按照与触摸传感器基本图案的大小相同的宽度设置的驱动电极的图。

图30是表示本发明的实施方式的黑矩阵与驱动电极的配置关系的图。

图31是表示在本发明的实施方式的驱动电极和检测电极之间产生的电力线的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置。此外，有时对实质上具有相同的功能的构成要素附上共用的附图标记并省略其说明。以下作为显示装置例示TFT型LCD，但显示面板不限于TFT型LCD，当然可使用具有液晶层以外的显示介质层作为显示介质层的例如有机EL显示面板、电泳显示面板等各种显示面板。另外，在将液晶显示装置用作显示装置的情况下，本发明能够分别应用于纵向电场方式的液晶显示装置和横向电场方式的液晶显示装置。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式的带触摸传感器的显示装置100的图。带触摸传感器的显示装置100具备TFT基板(像素基板)20、配置于TFT基板20的观察者侧的相对基板10、以及设于TFT基板20和相对基板10之间的液晶层30。

TFT基板20具备玻璃基板21以及用于对液晶层30施加电压的像素电极2和共用电极4。在玻璃基板21和共用电极4之间设有绝缘层25，在共用电极4和像素电极2之间设有绝缘层23。共用电极4还用作触摸传感器的检测电极。

相对基板10具备玻璃基板11、彩色滤光片层13以及树脂层15。在彩色滤光片层13的液晶层30侧的位置设有触摸传感器的驱动电极6(图3)。

另外，带触摸传感器的显示装置100具备：栅极驱动器31，其经由扫描信号线GL对设于像素区域的TFT元件供应扫描信号；源极驱动器33，其经由像素信号线SL对TFT元件供应像素信号；驱动电极驱动器35，其对驱动电极6供应驱动信号；以及触摸检测部37，其接受从共用电极4(检测电极)供应的信号而检测触摸。此外，在本说明书中，是指具备上述电路31、33、35、37中的至少1个的构成，并且是隔着液晶层30使TFT基板20与相对基板10贴合后的构成，有时也将其称为带触摸传感器的显示装置100。

下面，参照图2说明检测触摸的方法。触摸传感器具有设于相对基板10的驱动电极6和设于TFT基板20的检测电极4。在相对基板10上设有在图的左右方向上延伸的多个驱动电极6。在进行触摸检测动作的情况下，从驱动电极驱动器35对各驱动电极6依次供应驱动信号V1，以时分方式依次进行扫描驱动。多个检测电极4分别在与驱动电极6交叉的方向上延伸，与触摸检测部37连接。在驱动电极6与检测电极4相互交叉的部分形成静电电容。

驱动电极驱动器35对驱动电极6供应驱动信号V1，由此从检测电极4向触摸检测部37输出触摸检测信号Vdet，进行触摸检测。相互交叉的电极图案以矩阵状构成静电电容式触摸传感器，在整个触摸检测面内进行扫描，由此能够进行触摸有无的检测和触摸位置的坐标的确定。

下面，更详细地说明本实施方式的驱动电极6。图3(a)是表示TFT基板20的主要部分的图，图3(b)是表示相对基板10的主要部分的图。图4表示将上述TFT基板20和相对基板10贴合后的状态。图5(a)是与图4所示的AA’线对应的截面图，图5(b)是与图4所示的BB’线对应的截面图。

如图5所示，驱动电极6和检测电极4分别形成于相对基板10和TFT基板20的液晶层30侧。如图3(a)所示，将液晶显示用信号输入到像素电极2的扫描信号线GL和像素信号线SL以正交的方式形成于TFT基板20，在它们之间存在的各像素电极2上形成有成为开关的TFT。在图中的例子中，TFT是栅极电极下置型TFT，栅极电极位于比有源层靠玻璃基板侧的位置，但也可以使用栅极电极上置型TFT。

共用电极4形成于包括各像素电极2的区域，如图3(a)所示，在像素信号线SL上存在狭缝4b而被分割。共用电极4分别还作为触摸传感器的检测电极而发挥功能。共用电极4形成于像素电极2和玻璃基板21之间。另外，像素电极2和共用电极4分别由透明电极形成。

如图3(b)所示，在相对基板10上成为遮光区域的黑矩阵8形成于液晶层30侧，划分液晶显示的单元。在彩色滤光片层13的各像素部形成有R、G、B等彩色滤光片13C。

如图5(b)所示，在共用电极4上设有辅助配线4a。辅助配线4a的配置位置既可以是共用电极4的液晶层侧，也可以是与共用电极4的液晶层侧相反的一侧。

驱动电极6由透明电极形成。形成驱动电极6的透明电极的方块电阻例如是1～100Ω/sq。如图3(b)所示，驱动电极6形成为包含于黑矩阵8的横向(x方向)的粗线。黑矩阵8在x方向和y方向上延伸，黑矩阵8的在x方向上延伸的线的y方向的宽度比黑矩阵8的在y方向上延伸的线的x方向的宽度宽。在从与相对基板10的平面方向(xy方向)垂直的方向(z方向)观看相对基板10时的俯视时，驱动电极6的在x方向上延伸的线的y方向的宽度W1比黑矩阵8的在x方向上延伸的线的y方向的宽度W2窄，上述驱动电极6的在x方向上延伸的线与黑矩阵8的在x方向上延伸的线重叠。更详细地说，在俯视下，驱动电极6的在x方向上延伸的线位于比黑矩阵8的在x方向上延伸的线的y方向的两端部靠内侧的位置并与黑矩阵8的在x方向上延伸的线重叠，驱动电极6被黑矩阵8完全遮蔽。

比黑矩阵图案细的驱动电极6配置于相对基板10的扫描线方向的粗的黑矩阵图案下。这样的话，能够在不易进行高分辨率的图案化的相对基板上形成触摸传感器电极图案。另外，能够消除由触摸传感器电极带来的显示质量的影响。与现有方式相比，在本发明的实施方式中，经过像素区域的光不经过由透明导电膜形成的驱动电极，因此能够提高显示质量。

另外，驱动电极6配置于黑矩阵8下，因此能够用电阻值低的材料形成在相对基板10上形成的驱动电极6，能够实现装置的大型化。例如，能够用电阻值虽然低但是遮挡光的铝等金属配线形成驱动电极6，能够实现装置的大型化。

此外，也可以是，驱动电极6形成为与黑矩阵8的在y方向上延伸的线重叠。

另外，在液晶显示方式是FFS、IPS模式的情况下，将TFT基板侧的共用电极作为检测电极使用。由此能够在液晶显示装置内配置触摸传感器动作所需的全部电极，能够用一处的安装部连接液晶显示用信号、触摸传感器用信号。此外，共用电极在与驱动电极6正交的方向上实现图案化。在TFT基板侧，能够进行与黑矩阵8的细的一侧的线对应的高分辨率的图案化，还能够应对黑矩阵8的细的高分辨率的显示。

另外，优选在TFT基板侧的共用电极4上配置辅助配线4a，使其与信号配线重叠。由此能够降低检测电极的电阻值，能够不影响显示地应对装置的大型化。

另外，详细内容后述，也可以在触摸检测电路中使用积分电路，将基准电压设为图像显示电压Vcom。由此，共用电极4的电位在图像写入时和触摸传感器动作时均是Vcom且是恒定的，在进行触摸检测动作时也保持像素电极和共用电极之间的电位差。

下面，参照图6至图8说明触摸传感器基本图案的尺寸和电极配线。

图6(b)表示触摸传感器基本图案TBP，图6(a)是将图6(b)的一部分P1放大后的图。由触摸传感器的各驱动电极和各检测电极形成的触摸传感器基本图案TBP的尺寸例如是1mm～6mm程度，在驱动电极的位置检测单位6u中包括沿着黑矩阵8延伸的多个驱动电极6。另外，将检测电极设为共用电极4，在显示用信号配线上进行共用电极4的分割，被分割的共用电极分别成为检测电极的位置检测单位4u。另外，也可以是，在没有设置驱动电极6的像素区域中设有没有电连接到其它场所的浮动电极6d。

图7(b)表示TFT基板20，图7(a)是将图7(b)的一部分P2放大后的图。如图7所示，驱动电极6用的配线43设于TFT基板20。也可以是，该TFT基板上的驱动电极配线43设为经过在TFT基板上形成的栅极驱动器31上。图8(b)表示将相对基板10和TFT基板20贴合后的状态，图8(a)是将图8(b)的一部分P3放大后的图。使用压接时仅在压接方向上导电的导电性密封材料(包括导电珠)45等，在TFT基板20与相对基板10贴合时将TFT基板20侧的配线43和相对基板10侧的驱动电极6连接。另外，将液晶显示用配线及触摸传感器用配线与贴合后的液晶显示装置的一端的端子部连接。

此外，也可以是，TFT基板20上的触摸传感器驱动电极配线和触摸传感器检测电极配线由辅助配线形成。另外，也可以是，TFT基板上的触摸传感器检测电极用配线经过在TFT基板上形成的信号线连接配线41上。

下面，参照图9、图10说明触摸传感器驱动电极6的配置和液晶的动作的关系。在该例中，通过横向电场模式驱动液晶。

图9表示使用了介电常数各向异性的Δε＞0的正型液晶的情况下的液晶的动作。在正型液晶中，液晶的长轴方向朝向电场的方向。图9(a)表示对驱动电极6和共用电极4施加了电压的状态，图9(b)表示还对像素电极2和共用电极4施加了电压的状态。当对像素电极2和共用电极4施加电压时，液晶的方向沿着经过像素电极2的狭缝而与共用电极4连接的电场发生变化。

图10表示使用了介电常数各向异性为Δε＜0的负型液晶的情况下的液晶的动作。在负型液晶中，液晶的长轴方向垂直于电场的方向。图10(a)表示对驱动电极6和共用电极4施加了电压的状态，图10(b)表示还对像素电极2和共用电极4施加了电压的状态。如图10所示，在负型液晶中，液晶的方向发生变化而与电场垂直。

当对驱动电极6施加电压时，在正型液晶的情况下，如图9所示，液晶由于驱动电极6和共用电极(检测电极)4之间的电力线而朝向与周边的液晶不同的方向，在负型液晶的情况下，液晶的长轴方向与驱动电极6和共用电极4之间的电力线的方向是垂直的，因此不发生变化。在任一种情况下均是被黑矩阵8遮光的区域，因此对显示的影响少，但优选使用触摸传感器驱动几乎不影响液晶的动作的负型液晶。

下面，说明触摸检测电路。图11(a)表示触摸检测电路51，图11(b)表示各电极和开关元件的驱动定时。

触摸检测电路51例如是使用单端连接的运算放大器53的积分电路。触摸检测动作与液晶显示同步并在写入图像信号的期间进行。例如按每一1水平期间或者每一1垂直期间进行。在图11(b)的例子中，按每1垂直期间进行。当将积分电路51的基准电压如图所示设为共用电压Vcom时，如后所述，共用电极(检测电极)4在图像写入期间和触摸面板驱动期间均是Vcom且是恒定的，能够将决定液晶显示的TFT基板的共用电极电位常保持为恒定。

更详细地说明触摸检测动作。图11(a)中的Cm是驱动电极6和检测电极4之间的电容。驱动电极6、检测电极4的1垂直期间的图像写入期间均设为Vcom且是恒定的。当图像写入期间结束时，对驱动电极6施加以Vcom为中心的正电压和负电压。在开关Φ1导通的期间将驱动电极6设为+V1而对电容Cm积蓄Q的电荷，之后将开关Φ1设为截止而连接开关Φ2。之后，在将驱动电极6设为－V1时，在积分器的Cint中积蓄2Q，输出Vout＝2Q/Cint。此外，优选在触摸检测动作开始时重置积分电路的积分电容Cint。

当将上述动作进行希望的次数时，由于触摸时的电容Cm小，因此与非触摸时相比，Vout不会变大，无法检测出触摸。由于积分电路51的基准电压设为Vcom，因此与积分电路51连接的共用电极以及检测电极在触摸面板驱动期间也是Vcom且是恒定的。

另外，也可以是，将图12所示的全差动放大器55作为积分电路使用，通过邻接检测电极之间的差分来检测触摸/非触摸，在这种情况下擅长抗噪，因此能够精度良好地进行触摸检测。

另外，也可以对各驱动电极进行基于产生M序列的同时驱动，使用同时进行检测和解码的正交码方式。在本发明的实施方式中，触摸传感器的驱动电极6与共用电极4不同，因此能够与显示用的驱动独立地驱动触摸传感器的驱动电极6，例如，能够通过正交编码信号同时驱动多个驱动电极从而形成抗噪性高的触摸传感器。

下面，说明本发明的实施方式的通过纵向电场方式驱动液晶的带触摸传感器的液晶显示装置100。

图13是表示本发明的实施方式的通过纵向电场方式驱动液晶的带触摸传感器的液晶显示装置100的图。在图13所示的带触摸传感器的液晶显示装置100中，图像显示用的共用电极(相对电极)7设于相对基板10的树脂层15的液晶层30侧。与TFT基板20的共用电极4同样地，共用电极7在显示用信号配线上被狭缝7b分割。该共用电极7通过导电性密封材料44(图15)与TFT基板20的共用电极(检测电极)4电连接，由此，共用电极7作为触摸传感器的检测电极发挥功能。在该例中，能够通过检测驱动电极6和共用电极7之间的电容的变化来检测触摸的有无。

图14(b)是表示触摸传感器基本图案TBP的图，图14(a)是将图14(b)的一部分P1放大后的图。由触摸传感器的各驱动电极和各检测电极形成的触摸传感器基本图案TBP的尺寸例如是1mm～6mm程度，在驱动电极的位置检测单位6u中包括沿着黑矩阵8延伸的多个驱动电极6。另外，与共用电极4同样地，在显示用信号配线上进行作为检测电极的共用电极7的分割，被分割的共用电极4和7分别成为检测电极的位置检测单位4u和7u。

图15(a)表示TFT基板20，图15(b)表示将相对基板10和TFT基板20贴合后的构成。使用压接时仅在压接方向上导电的导电性密封材料(包括导电珠)44等，在进行TFT基板20与相对基板10的贴合时，将TFT基板20侧的共用电极4和相对基板10侧的共用电极7电连接。共用电极7与共用电极4通过基于液晶层30和绝缘层23的电容而耦合，因此能够大幅度地减小由共用电极7检测出的信号经过FPC而到达触摸检测部37的时间常数。另外，通过辅助配线4a降低共用电极4的电阻值，由此能够进一步减小时间常数。

图16是表示本实施方式的纵向电场方式的带触摸传感器的显示装置100的图。图16(a)表示没有对像素电极2和共用电极7之间施加电压(没有发生电场)的状态，图16(b)表示对像素电极2和共用电极7之间施加了电压(发生电场)的状态。在对像素电极2和共用电极7之间施加电压时，如图16(b)所示，液晶由于像素电极2和共用电极7之间的电力线而倾斜，使显示发生变化。另外，通过该构成，驱动电极6位于比共用电极7靠上层的位置，因此能够消除驱动电极6对显示的影响，能够提高显示质量。

(实施方式2)

下面，说明本发明的实施方式2的带触摸传感器的显示装置100。图17是表示本实施方式的带触摸传感器的显示装置100的TFT基板20的图，图18(a)是与图17所示的AA’线对应的截面图，图18(b)是与图17所示的BB’线对应的截面图。

在该例中，共用电极4设置于比像素电极2靠液晶层30侧。在触摸传感器的驱动电极6和检测电极(共用电极)4之间没有像素电极2，因此像素电极2和共用电极4之间的电容根据液晶显示的不同而不同不会影响触摸检测动作。由此，能够提高利用图11(b)所示的输出电压Vout的触摸检测动作的精度。

(实施方式3)

下面，说明本发明的实施方式3的带触摸传感器的显示装置100。图19是表示本实施方式的带触摸传感器的显示装置100的TFT基板20的图，图20(a)是与图19所示的AA’线对应的截面图，图20(b)是与图19所示的BB’线对应的截面图。

在该例中，在设于彩色滤光片层13上的树脂层15的液晶层侧设有驱动电极6。另外，去掉了与驱动电极6相对的检测电极(共用电极)4的一部分图案4C。即，将在俯视下TFT基板侧的检测电极的与驱动电极重叠的区域实现图案化，由此能够降低对驱动电极6的电容负载。在彩色滤光片层13上设置树脂层15并使表面平坦化，之后在其上形成驱动电极6，因此能够高精度地进行在相对基板10上的图案化。

(实施方式4)

下面，说明本发明的实施方式4的带触摸传感器的显示装置100。图21(a)是表示本实施方式的相对基板10的图，图21(b)是将图21(a)的一部分P4放大后的图。图22(a)是表示本实施方式的TFT基板20的图，图22(b)是表示将相对基板10和TFT基板20贴合后的构成的图。

用金属配线形成相对基板10侧的触摸传感器电极用的配线。作为金属配线，可举出例如Mo、Al、Ti、Ag、Cu、W的配线或将上述材料层叠的配线。

在上述实施方式1～3中，将在设于TFT基板20侧的检测电极配线和共用电极的低电阻化中使用的辅助配线层去除，在相对基板10上形成触摸传感器驱动电极配线43和共用电极辅助配线47a。另外，在相对基板10上形成驱动电极焊盘43p和检测电极辅助配线焊盘47p。

优选在与扫描线配线相同的层中形成TFT基板20侧的驱动电极配线43、检测电极配线47。TFT基板20的驱动电极配线43、检测电极配线47使用压接时仅在压接方向上导电的导电性密封材料(包括导电珠)与在相对基板10上准备的驱动电极配线43、共用电极辅助配线47a连接。液晶显示用的配线及触摸面板用的配线与贴合后的液晶显示装置的一端的端子部连接。

此外，也可以是，相对基板上的驱动电极配线43经过在TFT基板20上形成的栅极驱动器上。另外，也可以是，TFT基板20上的检测电极配线47经过与在TFT基板20上形成的信号线连接配线重叠的区域。

在本实施方式中，与用透明电极形成驱动电极的情况相比，能够将电阻值设为1/10～1/1000，因此能够将嵌入型触摸面板形成于大型的液晶显示装置。另外，在本实施方式中，在TFT基板20中能够将为驱动配线设置的辅助配线形成于与相对基板10的触摸传感器电极相同的层。

(实施方式5)

下面，说明本发明的实施方式5的带触摸传感器的显示装置100。图23(b)表示将本实施方式的相对基板10和TFT基板20贴合后的构成，图23(a)是将图23(b)的一部分P5放大后的图。图24(a)是表示在另外准备的基板12(玻璃基板或者PET等树脂基板)上形成的检测电极5和与驱动电极图案对应的浮动电极17的图。图24(b)是表示在图23(b)的构成上贴合基板12的构成的图。

在本实施方式中，也是在显示区域中将触摸传感器驱动电极6配置于黑矩阵8的粗的配线下。在TFT基板20中形成触摸面板驱动电极用的配线，通过隔着液晶层粘接TFT基板20和相对基板10的导电性密封材料连接该配线。优选触摸传感器驱动电极用配线形成在TFT基板20中形成的栅极驱动器上。

在本实施方式中，在另外准备的基板12上设置检测电极5。检测电极5由透明电极形成。另外，也可以将与其它电极不导通的浮动电极17按照与驱动电极图案对应的形状设于基板12。

图25(a)是表示本实施方式的使用负型液晶的带触摸传感器的显示装置100的图。图26(a)是表示本实施方式的使用正型液晶的带触摸传感器的显示装置100的图。图27(a)是表示本实施方式的在纵向电场模式下使用了负型液晶的带触摸传感器的显示装置100的图。在图27(a)的例子中，也可以将图像显示用的共用电极7设于相对基板10侧，将辅助电容9设于TFT基板。

在本实施方式中，设有上述检测电极5的基板12经由粘接层16设于相对基板10的观察者侧。在本实施方式中，由设于上述相对基板10的检测电极5和驱动电极6构成触摸传感器，进行触摸检测。此外，如图25(b)、图26(b)、图28所示，也可以是，检测电极5直接设于玻璃基板11。

当对驱动电极6施加电压时，在正型液晶的情况下，如图26所示，液晶由于驱动电极6和共用电极4之间的电力线而朝向与周边的液晶不同的方向，但在负型液晶的情况下，如图25所示，液晶的长轴方向与驱动电极6和共用电极4之间的电力线的方向是垂直的，因此不发生变化。在任一种情况下均是被黑矩阵8遮光的区域，因此对显示的影响小，而优选使用触摸传感器驱动几乎不影响液晶的动作的负型液晶。

另外，在使用纵向电场模式的液晶的情况下，如图27(b)所示，液晶由于像素电极2和共用电极7之间的电力线而倾斜，使显示发生变化。另外，驱动电极6位于比共用电极7靠上层的位置，因此，能够消除驱动电极6对显示的影响，能够提高显示质量。

此外，优选触摸传感器驱动电极6由方块电阻为100Ω以下的透明电极形成，或者由Mo、Al、Ti、Ag、Cu、W的金属层或上述金属的重叠层形成。另外，作为检测电极5，既可以使用透明电极，也可以使用由金属形成的网状电极。

(实施方式6)

下面，参照图29至图31说明驱动电极图案。

图29(b)是表示按与触摸传感器基本图案TBP(图6)的大小相同的宽度设置的驱动电极6的图，图29(a)是表示按比触摸传感器基本图案TBP(图6)的大小窄的宽度设置的驱动电极6的图。如图29(a)所示，驱动电极6的宽度W3可以比触摸传感器基本图案TBP的大小窄，优选例如是触摸传感器基本图案TBP的大小的10％到100％。另外，在这种情况下，也可以在没有设置驱动电极6的区域中不设置浮动电极。

另外，如图30所示，也可以相对于黑矩阵8的横向的线，每隔1个设置1个驱动电极6。另外，在这种情况下的驱动电极6的宽度W3既可以与触摸传感器基本图案TBP的大小相同，也可以比触摸传感器基本图案TBP的大小窄。

图31是表示在驱动电极6和检测电极4之间产生的电力线61的图。设于相对基板10的驱动电极6仅在黑矩阵8的粗的配线下形成有图案，因此即使在整个面中设置驱动电极6，电力线也会经过间隙与TFT基板的检测电极4耦合。因此，能够通过改变驱动电极6的密度来调整，从而容易检测相对于进行触摸/非触摸检测的距离的电容变化。另外，能够通过变更驱动电极图案的密度、宽度来调整触摸检测位置离相对基板10的高度。

此外，在本实施方式中，也可以去除实施方式1的浮动图案。由此，能够避免浮动图案带静电。

本说明书公开了在以下的项目中记载的带触摸传感器的显示装置。

[项目1]

一种带触摸传感器的显示装置，具备：像素基板，其具有多个像素电极；以及相对基板，其与上述像素基板相对，

上述带触摸传感器的显示装置还具备：

黑矩阵，其在第1方向和与上述第1方向不同的第2方向上延伸；以及

触摸传感器电极，其在上述第1方向上延伸，

在从与上述相对基板的平面方向垂直的方向观看上述相对基板时的俯视时，

上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度比上述黑矩阵的在上述第2方向上延伸的线的上述第1方向的宽度宽，

上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度比上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的宽度窄，

上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线与上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线重叠。

根据项目1所述的带触摸传感器的显示装置，能够抑制由触摸传感器电极造成的显示质量的降低。

[项目2]

在项目1所述的带触摸传感器的显示装置中，在上述俯视下，上述触摸传感器电极的在上述第1方向上延伸的线位于比上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线的上述第2方向的两端部靠内侧的位置并与上述黑矩阵的在上述第1方向上延伸的线重叠。

根据项目2所述的带触摸传感器的显示装置，能够抑制由触摸传感器电极造成的显示质量的降低。

[项目3]

在项目1所述的带触摸传感器的显示装置中，上述触摸传感器电极被透明树脂覆盖。

根据项目3所述的带触摸传感器的显示装置，能够降低触摸传感器电极的驱动电压对液晶层的影响。

[项目4]

在项目1所述的带触摸传感器的显示装置中，上述触摸传感器电极是透明电极，上述触摸传感器电极的方块电阻值是1至100Ω/sq。

根据项目4所述的带触摸传感器的显示装置，通过在黑矩阵下形成触摸传感器电极从而使触摸传感器电极不影响显示，因此能够增厚透明电极的厚度且减小方块电阻。

[项目5]

在项目1所述的带触摸传感器的显示装置中，在上述相对基板的多个像素部中的没有设置上述触摸传感器电极的像素区域中，设有电浮动的虚设电极。

[项目6]

在项目1所述的带触摸传感器的显示装置中，

上述触摸传感器电极设于上述相对基板，作为触摸传感器的驱动电极使用，

设于上述像素基板的共用电极作为上述触摸传感器的检测电极使用。

[项目7]

在项目6所述的带触摸传感器的显示装置中，在设于上述像素基板的信号配线上，上述共用电极是分离的。

[项目8]

在项目6或者7所述的带触摸传感器的显示装置中，

还具备积分电路，与上述共用电极的电荷量对应的信号输入到上述积分电路，

上述积分电路的基准电压与在图像写入期间对上述共用电极施加的电压相同。

根据项目8所述的带触摸传感器的显示装置，共用电极的电位在触摸传感器驱动时也不会变化，因此能够降低对图像的影响。

[项目9]

在项目8所述的带触摸传感器的显示装置中，上述积分电路具有单端型的运算放大器。

[项目10]

在项目8所述的带触摸传感器的显示装置中，

上述积分电路具有全差动运算放大器，

与相互相邻的上述共用电极的电荷量对应的信号输入到上述全差动运算放大器。

[项目11]

在项目6至10中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，

与上述共用电极电连接的辅助配线设为与设于上述像素基板的信号配线重叠。

根据项目11所述的带触摸传感器的显示装置，能够对电容负载大的共用电极稳定地发送图像信号，并且还能够在触摸传感器驱动时以高速进行响应。

[项目12]

在项目1至10中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是横向电场方式的液晶显示装置。

[项目13]

在项目1至12中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

[项目14]

在项目6至13中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，上述触摸传感器的驱动电极用配线和上述触摸传感器的检测电极用配线设于上述像素基板。

[项目15]

在项目14所述的带触摸传感器的显示装置中，

与上述共用电极电连接的辅助配线设为与设于上述像素基板的信号配线重叠，

上述驱动电极用配线和上述检测电极用配线设于与上述辅助配线相同的层。

[项目16]

在项目14或者15所述的带触摸传感器的显示装置中，

上述驱动电极用配线设为与设于上述像素基板的栅极驱动器重叠。

[项目17]

在项目14至16中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，

上述检测电极用配线设为与设于上述像素基板的信号线连接配线重叠。

[项目18]

在项目14至17中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，

将上述像素基板和上述相对基板粘接的密封部含导电性材料，

设于上述像素基板的上述驱动电极用配线和设于上述相对基板的上述驱动电极经由上述密封部电连接。

根据项目18所述的带触摸传感器的显示装置，能够防止由触摸传感器用配线造成的边框增大。

[项目19]

在项目14至18中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，在上述像素基板的一端设有图像显示用端子和触摸传感器驱动用端子。

根据项目19所述的带触摸传感器的显示装置，能够仅将FPC安装部设于带触摸传感器的显示装置的局部。

[项目20]

在项目1至19中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，上述触摸传感器电极是金属电极或者是透明电极与金属层的层叠体。

根据项目20所述的带触摸传感器的显示装置，能够发送响应时间短的驱动信号，并且能够应对大型液晶显示装置。

[项目21]

在项目1至20中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，触摸位置检测动作与图像显示动作同步，并在没有图像写入的期间进行上述触摸位置检测动作。

[项目22]

在项目1至21中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，使用按照M序列形成的正交编码信号进行上述触摸位置检测动作。

[项目23]

在项目1至5中的任一项所述的带触摸传感器的显示装置中，

上述触摸传感器电极设于上述相对基板，作为触摸传感器的驱动电极使用，

在上述相对基板的比上述触摸传感器的驱动电极靠触摸面侧的位置设有上述触摸传感器的检测电极。

[项目24]

在项目23所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是横向电场方式的液晶显示装置。

[项目25]

在项目23或者24所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

[项目26]

在项目23或者24所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是通过横向电场方式驱动正型液晶的液晶显示装置。

[项目27]

在项目23所述的带触摸传感器的显示装置中，上述带触摸传感器的显示装置是通过纵向电场方式驱动负型液晶的液晶显示装置。

工业上的可利用性

本发明的装置在检测触摸操作的电子设备的领域中是特别有用的。

附图标记说明

100 带触摸传感器的显示装置

2 像素电极

4 共用电极(检测电极)

5 检测电极

4a 辅助配线

4b 狭缝

4u 检测电极的位置检测单位

6 驱动电极

6u 驱动电极的位置检测单位

6d 虚设电极

7 共用电极(相对电极)

8 黑矩阵

9 辅助电容

10 相对基板

11、21 玻璃基板

12 玻璃基板或者PET等树脂基板

13 彩色滤光片层

15 树脂层

16 粘接层

17 浮动电极

20 像素基板

23、25 绝缘层

30 液晶层

31 栅极驱动器

33 源极驱动器

35 驱动电极驱动器

37 触摸检测部

41 信号线连接配线

43 驱动电极配线

43p 驱动电极片

45 导电性密封材料

47 检测电极配线

47a 检测电极辅助配线

47p 驱动电极片

51 积分电路

53 运算放大器

55 全差动放大器

61 电力线

SL 像素信号线

GL 扫描信号线。