(57)【要約】【課題】外部光の強度によらず安定してタッチ有無を感知できる光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】この装置は、ｎ（ｎは自然数）個の画素ごとにタッチセンサ部を有する液晶パネルと、液晶パネルに形成されたリードアウト配線から読み出し電圧値を受信するＲＯＩＣ読み出し部と、ＲＯＩＣ読み出し部に伝送された読み出し電圧値を、アナログからデジタル値に変換するＡＤＣ変換部と、バックライト光の印加時にＡＤＣ変換部から検出された値からバックライト非印加時にＡＤＣ変換部から検出された値を減算する演算部と、演算部から検出された値が所定値以上であるとき、該当する部位をタッチ部位として検出する位置検出部とを含む。【選択図】図４
2011065123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターンオンされるときにバックライト光を出射し、ターンオフされるときに前記バックライト光を出射しないバックライトユニットを含むタッチセンサ内蔵型液晶表示装置であって、
ｎ個（ｎは自然数）の画素ごとに形成された少なくとも１つのタッチセンサ部を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルに形成されたリードアウト配線から読み出し電圧値を受信するＲＯＩＣ読み出し部と、
前記ＲＯＩＣ読み出し部に伝送されたアナログ電圧値をデジタル値に変換するＡＤＣ変換部と、
バックライト光印加時にＡＤＣ変換部から検出された値から、バックライト非印加時にＡＤＣ変換部から検出された値を減算することによって、演算値を演算する演算部と、
前記演算部の演算値が所定値以上の場合、前記液晶パネルにおけるタッチ部位を検出する位置検出部と、
を含むことを特徴とするタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶パネルは、前記ｎ個の画素のそれぞれに対応する少なくとも１つの画素回路を含み、
前記少なくとも１つのタッチセンサ部は、前記少なくとも１つの画素回路に対応する一対のセンサ部を含み、
前記一対のセンサ部のうち第１センサ部は、前記バックライトユニットがターンオンされている間に第１光に対する光量を検出し、前記検出された第１光の光量に対応する第１電圧を出力し、
前記一対のセンサ部のうち第２センサ部は、前記バックライトユニットがターンオフされている間に第２光に対する光量を検出し、前記検出された第２光の光量に対応する第２電圧を出力し、
前記第１電圧と前記第２電圧との差が前記演算値である
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液晶表示装置。
【請求項３】
前記ｎ個の画素のそれぞれに対応する少なくとも１つの画素回路と、
前記少なくとも１つの画素回路に対応する一対のセンサ部と、
前記一対のセンサ部に接続された少なくとも１つの制御ライン及び少なくとも１つのリードアウト配線と、
を含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液晶表示装置。
【請求項４】
前記一対のセンサ部は、
前記光を感知するために、少なくとも１つの制御ラインからの制御信号により駆動されるセンシングトランジスタと、
前記センシングトランジスタにより感知された光に対応する信号を貯蔵するセンシングキャパシタと、
前記センシングキャパシタに接続され、スイッチングされるときに、前記センシングキャパシタに貯蔵された信号を前記少なくとも１つのリードアウト配線に伝送するスイッチングトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項５】
少なくとも１つの制御信号が液晶パネルの垂直同期信号のバーチカルブランク期間中に、前記第１及び第２センサ部に印加され、
前記制御信号が非重畳期間のバーチカルブランク期間中に、前記第１及び第２センサ部に印加される
ことを特徴とする請求項３に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライトは、前記非重畳期間のうち１つの各期間にそれぞれターンオフ及びターンオンされることを特徴とする請求項５に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの制御ラインは、第１制御ライン及び第２制御ラインを含み、
前記少なくとも１つの制御信号は、第１制御信号及び第２制御信号を含み、
前記第１制御信号は、液晶パネルの垂直同期信号のバーチカルブランク期間に、前記第１制御ラインを通じて前記一対のセンサ部のうち第１センサ部に印加され、
前記第２制御信号は、液晶パネルの垂直同期信号のバーチカルブランク期間に、前記第２制御ラインを通じて前記一対のセンサ部のうち第２センサ部に印加され、
前記第１及び第２制御信号は、各非重畳期間のバーチカルブランク期間中に前記第１及び第２センサ部に印加される
ことを特徴とする請求項３に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項８】
少なくとも１つの画素回路と、
ターンオンされる時にバックライト光を出射し、ターンオフされる時に前記バックライト光を出射しないバックライトユニットと、
前記少なくとも１つのタッチセンサ部が前記少なくとも１つの画素回路に対応する一対のセンサ部と、を含み、
前記一対のセンサ部のうち第１センサ部は、前記バックライトユニットがターンオンされている間に、第１光に対する光量を検出し、前記検出された第１光の光量に対応する第１電圧を出力し、
前記一対のセンサ部のうち第２センサ部は、前記バックライトユニットがターンオフされている間に、第２光に対する光量を検出し、前記検出された第２光の光量に対応する第２電圧を出力する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示装置がタッチされたとき、前記検出された第１光の光量及び第２光の光量が互いに異なることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示装置がタッチされなかったとき、前記検出された第１光の光量及び第２光の光量が互いに同一であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
一対のセンサ部は、
それぞれ少なくとも１つの制御信号により駆動されて光を感知するセンシングトランジスタと、
前記センシングトランジスタにより感知された光に対応する信号を貯蔵するセンシングキャパシタと、
前記センシングキャパシタに接続され、前記センシングキャパシタに貯蔵された信号を出力するスイッチングトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの制御信号が、液晶表示装置の垂直同期信号のバーチカルブランク期間中に、前記第１及び第２センサ部に印加され、
前記制御信号が、非重畳期間のバーチカルブランク期間中に、前記第１及び第２センサ部に印加される
ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項１３】
前記バックライトは、前記非重畳期間のうち１つの各期間に、それぞれターンオフ及びターンオンされることを特徴とする請求項１２に記載のタッチセンサ内蔵型液晶表示装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの画素回路、前記少なくとも１つの画素回路に対応する第１及び第２センサ部、及びターンオンされる時にバックライト光を出射し、ターンオフされる時に前記バックライト光を出射しないバックライトユニットを含む液晶表示装置の駆動方法であって、
既に設定されたフォーリング時間を有する垂直同期信号を液晶表示装置に供給する段階と、
前記既に設定されたフォーリング時間、第１及び第２制御信号を第１及び第２センサ部の各第１及び第２制御ラインに印加する段階と、を含み、
前記第１制御信号が、前記バックライトがオンされている特定期間印加され、前記特定期間の後に、第２制御信号が、前記バックライトがオフされている期間印加される
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２制御信号は、非重畳期間で前記既に設定されたフォーリング時間に、それぞれ前記第１及び第２センサ部に印加されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２制御信号を印加する段階は、
第１制御信号のみを印加し、前記バックライトがターンオンされている間、前記第１センサ部のセンシングキャパシタの第１光の光量に対応する第１信号を貯蔵する段階と、
第２制御信号のみを印加し、前記バックライトがターンオフされている間、前記第２センサ部のセンシングキャパシタの第２光の光量に対応する第２信号を貯蔵する段階と、
前記第１及び第２センサ部の各センサキャパシタに貯蔵された第１及び第２信号を出力し、少なくとも１つの画素回路がタッチされたか否かを判断する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、外部光の強度によらず安定的にタッチ有無を感知できる光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、本格的な情報化時代の到来に伴って、電気的情報信号を視覚的に表現するディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）分野も急速に発展してきており、それに応じて、薄型化、軽量化、低消費電力化などの優れた性能を有する様々な平板表示装置（Ｆｌａｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）が開発され、急速に既存のブラウン管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）に取って代わるようになった。
【０００３】
このような平板表示装置の具体的な例としては、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ  ｄｅｖｉｃｅ）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）、電気発光表示装置（ＥＬＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）などがあり、これらはいずれも、画像を表示する平板表示パネルを必須の構成要素とする。この平板表示パネルは、固有の発光または偏光物質層を介して、一対の透明絶縁基板を対面合着した構成を有する。
【０００４】
特に、液晶表示装置は、電界を用いて液晶の光透過率を調節することによって画像を表示する。このために、液晶表示装置は、液晶セルを有する液晶パネル、液晶パネルに光を照射するバックライトユニット、及び液晶セルを駆動する駆動回路を含んで構成される。
【０００５】
液晶パネルは、複数のゲートラインと複数のデータラインとが交差して、複数の単位画素領域を定義するように形成される。ここで、各画素領域は、互いに対向する薄膜トランジスタアレイ基板及びカラーフィルタアレイ基板と、両基板間の一定のセルギャップを維持するために両基板間に設けられるスペーサと、当該セルギャップに封入された液晶とを含む。
【０００６】
薄膜トランジスタアレイ基板は、ゲートライン及びデータラインと、ゲートラインとデータラインとの交差部ごとにスイッチング素子として形成された薄膜トランジスタと、液晶セル単位に形成され、薄膜トランジスタに接続された画素電極と、これら画素電極上に塗布された配向膜とを含む。ゲートライン及びデータラインは、それぞれのパッド部を通じて駆動回路から信号を受け取る。
【０００７】
ここで、薄膜トランジスタは、ゲートラインに供給されるスキャン信号に応答して、データラインからの画素電圧信号を画素電極に供給する。
【０００８】
また、カラーフィルタアレイ基板は、液晶セル単位に形成されたカラーフィルタと、カラーフィルタの区切り及び外部光反射のためのブラックマトリクスと、液晶セルに共通して共通電圧を供給する共通電極と、これら共通電極上に塗布される配向膜とを含む
【０００９】
このように、別個に製作された薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルタアレイ基板を整列させ、相対向するように合着した後、液晶を注入してシールすることで、液晶表示装置が完成する。
【００１０】
一方、液晶表示装置は、受動発光素子であり、液晶パネルの背面に配設されたバックライトユニットから放射される光を用いて画面の輝度を調節する。
【００１１】
最近、このような液晶表示装置上に、タッチスクリーンパネル（Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐａｎｅｌ）を取り付ける技術が提案されている。タッチスクリーンパネルは、一般に、表示装置上に取り付けられ、指またはペンのような不透明物体と接触するタッチ地点で電気的な特性が変わり、そのタッチ地点を感知するユーザインターフェースとして知られている。タッチスクリーンパネルが取り付けられた液晶表示装置は、ユーザの指またはタッチペン（ｔｏｕｃｈ  ｐｅｎ）などが画面に接触すると、その接触位置情報を検出し、検出された情報に基づいて様々なアプリケーション（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を実現することができる。
【００１２】
しかしながら、このような液晶表示装置は、タッチスクリーンパネルによるコストの上昇、タッチスクリーンパネルを液晶パネル上に接着させる工程の追加による歩留まりの低下、液晶パネルの輝度の低下及び厚さの増加という諸問題を抱えている。
【００１３】
そこで、最近では、光センサを液晶パネルの内部に形成し、外部光の明るさによってバックライトユニットを制御し、液晶パネルの外部に取り付けることから体積増加を招いてきたタッチパネルを、液晶パネル内に形成しようとする試みがなされている。
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、従来の液晶表示装置について説明する。
【００１５】
図１は、一般的な光センシング方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置を示す概略断面図であり、図２は、従来のタッチセンサ部の回路図である。
【００１６】
図１に示すように、従来の光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、相対向する第１基板１及び第２基板２と、第１基板１上に形成されたピクセルトランジスタ（ｐｉｘｅｌ  ＴＦＴ）３及びセンシングトランジスタ（ｓｅｎｓｏｒ  ＴＦＴ）４を含む液晶パネル１０と、液晶パネル１０の下側に配置され、液晶パネル１０上に光を伝達するバックライトユニット２０とからなる。
【００１７】
そして、光センシングは、バックライトユニット２０からの光が液晶パネル１０を通して出射され、この光が指やその他の物体３０に当たると、出射された光が再び液晶パネル１０側に反射され、センシングトランジスタ４でセンシングされる原理を用いる。
【００１８】
かかる従来の光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、図１及び図２を参照すると、デジタルビデオデータを、ガンマ基準電圧を基準にしてアナログデータ電圧に変換し、これをデータラインＤＬに供給すると同時に、スキャンパルスをゲートラインＧＬに供給し、データ電圧を液晶セルＣｌｃに充電させる。このために、ピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌのゲート電極は、ゲートラインＧＬに接続され、ソース電極は、データラインＤＬに接続され、ピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌのドレイン電極は、液晶セルＣｌｃの画素電極及びストレージキャパシタＣｓｔ１の一方の電極に接続される。液晶セルＣｌｃの共通電極には、共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ストレージキャパシタＣｓｔ１は、ピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌがターンオンする時にデータラインＤＬから印加されるデータ電圧を充電し、液晶セルＣｌｃの電圧を一定に維持する。スキャンパルスがゲートラインＧＬに印加されると、ピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌはターンオン（Ｔｕｒｎ−ｏｎ）され、ソース電極とドレイン電極との間のチャンネルを形成し、これにより、データラインＤＬ上の電圧を液晶セルＣｌｃの画素電極に供給する。このとき、液晶セルＣｌｃの液晶分子は、画素電極と共通電極との間の電界によって、配列が変わりながら入射光を変調することとなる。
【００１９】
タッチセンサ部は、外部から入射する光量の変化によって異なる光電流（ｉ）を発生させるセンシングトランジスタＴｓｅｎｓｏｒ、光電流（ｉ）による電荷を貯蔵するセンシングキャパシタＣｓｔ２、及びセンシングキャパシタＣｓｔ２に貯蔵された電荷の出力をスイッチングするスイッチングトランジスタＴｓｗを含む。センシングトランジスタＴｓｅｎｓｏｒのゲート電極には、自身のしきい電圧以下の電圧に設定されたバイアス電圧Ｖｂｉａｓが供給される。また、スイッチトランジスタＴｓｗは、前段ゲートラインＧＬｎ−１にゲート電極が接続されており、センシングキャパシタＣｓｔ２にソース電極が接続され、ドレイン電極がリードアウトラインＲＯに接続される。
【００２０】
また、センシングトランジスタＴｓｅｎｓｏｒのドレイン電極には、駆動電圧Ｖｄｒｖが印加された駆動電圧ラインが接続されている。
【００２１】
このようなタッチセンサ部は、タッチ時と非タッチ時とにリードアウトラインＲＯで読み出される光電流の差を用いてタッチ有無を検出する。
【００２２】
次に、タッチセンサ部の動作について簡単に説明する。
【００２３】
タッチ時に反射された光は、センシングトランジスタＴｓｅｎｓｏｒの伝導度を向上させ、バイアス配線ＶｂｉａｓからセンシングキャパシタＣｓｔ２側に電流が流れるようになり、このセンシングキャパシタＣｓｔ２には、タッチ条件によって、初期値よりは高く、バイアス電圧Ｖｂｉａｓよりは低い値が貯蔵される。
【００２４】
続いて、リードアウト配線ＲＯと接続されたスイッチングトランジスタ（ｓｗｉｔｃｈ  ＴＦＴ）がターンオンすると、センシングキャパシタＣｓｔ２に貯蔵されている電荷がリードアウト配線ＲＯに出力される。これにより、タッチ有無が感知され、センシングキャパシタＣｓｔ２は、基準電圧値にリセットされる。リセット後から次のタッチに対する感知が可能であり、上記と同一方式でタッチ感知を行う。
【００２５】
図３は、一部分がタッチされたとき、基準値と対比された感知程度を外部光量に応じて示す説明図である。
【００２６】
図３に示すように、液晶パネル１０の表面の一部分をタッチ（Ｔ）するとき、それぞれ外部光の光量によって、タッチ地点を感知する程度が異なる。
【００２７】
タッチ有無を感知するためには、所定レベルの基準値（Ｒｅｆ）を設定し、これと比較して、タッチ地点で読み取られるバックライト反射光の光電流の強度変化を検出する。
【００２８】
例えば、外部光が強い場合は、一地点にタッチがあると、所定の基準値（Ｒｅｆ）と比べて、タッチ地点で光量が低くなるが、相対的に基準値（Ｒｅｆ）に比べて、タッチされた部位とタッチされなかった部位との間の光量差が大きいので、光量差によるタッチ有無の検出が容易である。
【００２９】
外部光が中間程度の場合は、タッチされた部位とタッチされなかった部位との間の光量差が大きくなく、基準値（Ｒｅｆ）と比べてもその差が大きくないので、タッチ有無の検出が困難である。
【００３０】
外部光が弱い場合、例えば、タッチされなかった領域が基準値（Ｒｅｆ）とほぼ同じレベルの光量を示す場合は、タッチされた部位は、相対的に基準値に比べて大きい値として光量が検出されるが、相対的にタッチ部位とタッチしなかった部位との間の光量差が小さいので、この場合もタッチ有無の検出は困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
しかしながら、上記従来のタッチパネルインセル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）方式の液晶表示装置には、下記のような問題点があった。
【００３２】
第１に、上記の従来タッチパネル内蔵型液晶表示装置では、タッチ時にバックライトから反射された光に加えて、外部光も認識されるので、反射光の照度と外部光の照度とが同等である場合、センサは、入力された信号を正確に認識できなくなる。
【００３３】
第２に、タッチによる出力信号が外部環境によって異なるので、位置認識のためのアルゴリズム製作が非常に複雑であり、誤動作の可能性が高い。すなわち、外部光が反射光よりも高い場合、タッチ時の信号は周辺部よりも低い電圧で出力され、逆に、外部光が反射光よりも低い場合、タッチ信号は周辺部よりも高い出力電圧を発生するので、実際のタッチ信号を認識することが困難である。
【００３４】
第３に、センシングトランジスタが劣化すると、タッチセンサ部は、自身が形成されている液晶セル上にユーザの指などがタッチされても、非タッチ時の感知信号を出力する可能性があり、逆に、自身が形成されている液晶セル上にユーザの指などがタッチされなかったにもかかわらず、タッチ時の感知信号を出力する可能性もある。すなわち、タッチパネルインセル方式の液晶表示装置は、センシングトランジスタに流れる相対的な光電流差のみに基づいてタッチ地点を感知するので、センシングトランジスタの劣化が発生すると、実質的なタッチ有無に対する正確な感知が不可能になる。例えば、外部が強い照度環境である場合、指などが液晶パネルにタッチされない状態で外部光による影ができるだけでも、タッチとして誤認し易いという問題点があった。
【００３５】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、外部光の強度によらず安定的にタッチ有無を感知できる光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明による光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、ｎ（ｎは自然数）個の画素ごとにタッチセンサ部を有する液晶パネルと、液晶パネルに形成されたリードアウト配線から読み出し電圧値を受信するＲＯＩＣ読み出し部と、ＲＯＩＣ読み出し部に伝送された読み出し電圧値をアナログからデジタル値に変換するＡＤＣ変換部と、バックライト光印加時にＡＤＣ変換部から検出された値から、バックライト非印加時にＡＤＣ変換部から検出された値を減算する演算部と、演算部で検出された値が所定値以上である場合、該当する部位をタッチ部位として検出する位置検出部とを含む。
【００３７】
液晶パネルは、互いに交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、ゲートラインとデータラインとの交差部に形成されたピクセルトランジスタと、ゲートラインと平行なスイッチングライン及び共通ラインと、ピクセルトランジスタと接続された液晶セル及びストレージキャパシタと、データラインと平行なリードアウト配線とを含む。
【００３８】
タッチセンサ部は、それぞれスイッチングライン及びリードアウト配線と、液晶パネルの一側に形成されて制御信号を印加する制御ラインとの間に位置する、隣接した第１及び第２タッチセンサ部を備え、第１及び第２タッチセンサ部は、それぞれ制御ラインからのサンプリング信号により駆動されて光を感知するセンシングトランジスタと、センシングトランジスタで感知された信号を貯蔵するセンシングキャパシタと、センシングキャパシタと接続され、スイッチングラインの信号印加によってスイッチングされ、リードアウト配線に信号を伝送するスイッチングトランジスタとを含む。
【００３９】
制御信号は、液晶パネルの垂直同期信号のブランク期間に、第１及び第２タッチセンサ部に印加され、ブランク期間中に、第１及び第２タッチセンサ部にそれぞれ制御信号が印加される。
【００４０】
第１タッチセンサ部への制御信号印加後に、バックライトをオフさせ、リードアウト配線で電圧を読み出した後、再びバックライトをオンさせ、続いて、第２タッチセンサに制御信号を印加する。
【００４１】
タッチセンサ部は、それぞれスイッチングライン及びリードアウト配線と、液晶パネルの一側に形成され、第１及び第２制御信号を印加する第１及び第２制御ラインの間にそれぞれ位置する第１及び第２タッチセンサ部とを備え、第１及び第２タッチセンサ部は、それぞれ制御ラインからのサンプリング信号により駆動され、光を感知するセンシングトランジスタと、センシングトランジスタで感知された信号を貯蔵するセンシングキャパシタと、センシングキャパシタと接続され、スイッチングラインの信号印加によってスイッチングされて、リードアウト配線に信号を伝送するスイッチングトランジスタとを含む。
【００４２】
第１及び第２タッチセンサ部は、互いに隣接したスイッチングラインに対応して配置される。
【００４３】
第１及び第２タッチセンサ部の各センシングトランジスタのゲート電極は、第１及び第２制御ラインに接続され、ソース電極は、共通ラインに接続され、ドレイン電極は、スイッチングトランジスタのソース電極及びセンシングキャパシタの１つの電極と接続されている。
【００４４】
第１及び第２制御信号は、液晶パネルの垂直同期信号のブランク期間に順次出力され、初期状態で第１及び第２制御信号はオフ状態に維持され、バックライトのオフ後、第１制御信号のオン／オフにより第１信号が第１タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵され、バックライトのオン後、第２制御信号のオン／オフにより第２信号が第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵され、スイッチングラインに印加されるスイッチング信号によって第１及び第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵された信号がリードアウト配線に出力される。
【００４５】
第１及び第２タッチセンサ部の各センシングトランジスタのゲート電極は、共通ラインに接続され、ソース電極は、第１及び第２制御ラインに接続され、ドレイン電極は、スイッチングトランジスタのソース電極及びセンシングキャパシタの１つの電極に接続されている。
【００４６】
第１及び第２制御信号は、液晶パネルの垂直同期信号のブランク期間に順次出力され、初期状態で第１及び第２制御信号はオン状態に維持され、バックライトのオフ後、第１制御信号のオン／オフにより第１信号が第１タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵され、バックライトのオン後、第２制御信号のオン／オフにより第２信号が第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵され、スイッチングラインに印加されるスイッチング信号によって第１及び第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵された信号がリードアウト配線に出力される。
【００４７】
また、本発明による光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の駆動方法は、液晶パネルの垂直同期信号のブランク期間中に、バックライトのオン／オフによって第１及び第２制御信号を印加し、液晶パネルに備えられて対として動作する第１及び第２タッチセンサ部及びこれと接続されたリードアウト配線を通じて読み出し電圧を出力する段階と、読み出し電圧値をアナログからデジタル値に変換する段階と、第１制御信号印加時のデジタル値と第２制御信号印加時のデジタル値との差を演算する段階と、演算された値が一定値以上と検出されるとき、該当する部位をタッチ部位として検出する段階とを含む。
【００４８】
読み出し電圧を出力する段階は、初期状態で第１及び第２制御信号をオフ状態に維持する段階と、バックライトのオフ後に、第１制御信号をオン／オフさせ、第１タッチセンサ部のセンシングキャパシタに第１信号を貯蔵する段階と、バックライトのオン後に、第２制御信号をオン／オフさせ、第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに第２信号を貯蔵する段階と、スイッチングラインに印加されるスイッチング信号によって第１及び第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵された信号を、リードアウト配線に出力する段階とを含む。
【００４９】
読み出し電圧を出力する段階は、第１及び第２制御信号を垂直同期信号のブランク期間中に順次出力する段階と、初期状態で第１及び第２制御信号をオン状態に維持する段階と、バックライトのオフ後に、第１制御信号をオフ／オンさせ、第１タッチセンサ部のセンシングキャパシタに第１信号を貯蔵する段階と、バックライトのオン後に、第２制御信号をオフ／オンさせ、第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに第２信号を貯蔵する段階と、スイッチングラインに印加されるスイッチング信号によって第１及び第２タッチセンサ部のセンシングキャパシタに貯蔵された信号を、リードアウト配線に出力する段階とを含む。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法によれば、下記のような効果が得られる。
【００５１】
第１に、本発明による光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法は、タッチ時に検出されたリードアウト配線の読み出し電圧値を、バックライト光が印加された場合から印加されなかった場合を減算して演算するので、外部光の強度によらずに、タッチ時と非タッチ時とに持つ一定レベル以上の電圧差からタッチ有無を感知することができる。
【００５２】
第２に、液晶パネルに薄膜トランジスタアレイと一緒に内蔵型として形成されるタッチセンサ部を備え、インセル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）型タッチパネルを備えることができ、バックライト光印加時と非印加時とにおける周辺部以外のタッチ部のみの読み出し電圧値からタッチ有無の検出が可能である。また、長時間駆動によりタッチセンサ部が劣化しても、タッチ部位及び非タッチ部位間の充分な電圧差を維持できるので、長時間駆動時にもタッチ感知機能を有する液晶パネルの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】一般的な光センシング方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置を示す概略断面図である。
【図２】従来のタッチセンサ部の回路図である。
【図３】一部分がタッチされたとき、基準値と対比された感知程度を外部光量に応じて示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトオン／オフ時のタッチによる光量演算を外部光の強度に応じて示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図である。
【図７】図６の駆動タイミング図である。
【図８】ゲート電圧による光センシングトランジスタの抵抗を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図である。
【図１０】図９の駆動タイミング図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図である。
【図１２】図１１の駆動タイミング図である。
【図１３Ａ】バックライトユニットの非スウィングの場合、タッチ時と非タッチ時とにおけるリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示す説明図である。
【図１３Ｂ】バックライトユニットの非スウィングの場合、タッチ時と非タッチ時におけるリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示す説明図である。
【図１４Ａ】本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトユニットのオン／オフ時に発生したタッチと非タッチとのリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示す説明図である。
【図１４Ｂ】本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトユニットのオン／オフ時に発生したタッチと非タッチとのリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示す説明図である。
【図１５】本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の各実施の形態に係るタッチパネル内蔵型液晶表示装置及びその駆動方法について詳細に説明する。
【００５５】
実施の形態１．
図４は、本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置を示すブロック図である。
【００５６】
図４に示すように、本発明の光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、ｎ（ｎは自然数）個の画素ごとに光センシング部（タッチセンサ部）を備えたタッチパネル内蔵型液晶パネル１００と、タッチパネル内蔵型液晶パネル１００に形成されたリードアウト配線から読み出し電圧値を受信するＲＯＩＣ読み出し部２１０と、ＲＯＩＣ読み出し部２１０に伝送された読み出し電圧値をアナログからデジタル値に変換するＡＤＣ変換部２２０と、バックライト光の印加時にＡＤＣ変換部から検出された値から、バックライト光の非印加時にＡＤＣ変換部２２０から検出された値を減算する演算部２３０と、演算部２３０で検出された値が所定値以上になると、該当する部位をタッチ部位として検出するＸ−Ｙ位置検出部２４０とを含んでいる。
【００５７】
ここで、ＲＯＩＣ読み出し部２１０、ＡＤＣ変換部２２０、演算部２３０及びＸ−Ｙ位置検出部２４０は、コントローラ４００内に設けられ、このコントローラ４００は、タッチ感知の他に、液晶パネルの駆動を制御する。便宜上、コントローラ４００の液晶パネル駆動部は、図示を省略する。
【００５８】
上述した本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、演算部２３０の機能を外部光の強度と関連して説明すると、下記の通りである。
【００５９】
図５は、本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトオン／オフ時のタッチによる光量演算を外部光の強度に応じて示す説明図である。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置で、バックライトオン状態の光量からバックライトオフ状態の光量を減算した値を演算するものであり、バックライトオン／オフ時、タッチ部位以外の部位では外部光の差が発生しないが、タッチ部位ではバックライト反射光による光量差が発生する。本発明の実施の形態１によれば、バックライトがターンオンされた状態における光量を第１光の光量と定義することができ、バックライトがターンオフされた状態における光量を第２光の光量と定義することができる。本発明で、第１光は、外部光、バックライト光及び／またはタッチにより反射された光を含む。第２光は、外部光及び／またはタッチにより反射された光を含む。このように、第２光は、バックライト光を含まない。なお、外部光は、周辺光とすることができる。
【００６１】
これに着目して、バックライトオン状態の光量とバックライトオフ状態の光量値とを比較してみると、外部光の光量によらず、その値の差は、タッチ部位でのみで発生することがわかる。本発明の光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、このような減算によりタッチ有無を検出するものである。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図であり、図７は、図６の駆動タイミング図である。
【００６３】
図６及び図７に示すように、本発明の実施の形態１に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、ｎ番目のゲートラインＧｎとｍ番目のデータラインＤｍとの交差部に形成される画素回路Ｐと、第１制御ラインＣＴ１及びｎ番目のスイッチングラインＶＧｓｎとｉ番目のリードアウトラインＲＯｉとの交差部に形成される第１タッチセンサ部Ｔ１と、第２制御ラインＣＴ２及びｎ＋１番目のスイッチングラインＶＧｎ＋１とｉ番目のリードアウトラインＲＯｉとの交差部に形成される第２タッチセンサ部Ｔ２とを備える。
【００６４】
ここで、第１タッチセンサ部Ｔ１及び第２タッチセンサ部Ｔ２は、互いに隣接して設けられるとともに、対をなして位置する。また、画素ごとに第１タッチセンサ部Ｔ１と第２タッチセンサ部Ｔ２とが交互に位置することもできる。さらに、場合によっては、１タッチ面積に相当する領域別に第１タッチセンサ部Ｔ１と第２タッチセンサ部Ｔ２とが対として位置することもできる。この場合、画素回路Ｐは、画素ごとに位置する。
【００６５】
ここで、画素回路Ｐは、液晶セルＣｌｃと、ゲートラインＧｎとデータラインＤｍとの交差領域に形成され、液晶セルＣｌｃを駆動させるピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌと、液晶セルＣｌｃの充電電圧を１フレーム間維持させるためのストレージキャパシタＣｓｔとを備える。ここで、ストレージキャパシタＣｓｔは、一側がピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌのドレイン電極に接続され、他側が共通電極Ｖｃｏｍに接続される。そして、液晶セルＣｌｃは、一側がピクセルトランジスタＴｐｉｘｅｌのドレイン電極に接続され、他側が液晶層に接続される。
【００６６】
第１タッチセンサ部Ｔ１は、ｎ番目のスイッチングラインＶｇｓｎのイネーブル信号Ｖｇｓｎの印加後に、第１制御ラインＣＴ１から第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１が高電位ＶＨに維持された期間に光電流ｉを発生させ、第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１が低電位ＶＬに維持された期間には光電流ｉを発生させない第１センシングトランジスタＴｐｈ１と、光電流ｉによる電荷を貯蔵する第１センシングキャパシタＣｓｓ１と、第１センシングキャパシタＣｓｓ１に貯蔵されている電荷をリードアウトラインＲＯＬｉにスイッチングする第１スイッチングトランジスタＴｓｗ１とを備える。
【００６７】
上述した第１タッチセンサ部Ｔ１と同様に、第２タッチセンサ部Ｔ２も同じ構成として、第２センシングトランジスタＴｐｈ２、第２センシングキャパシタＣｓｓ２及び第２スイッチングトランジスタＴｓｗ２を備える。
【００６８】
ここで、第１及び第２センシングトランジスタＴｐｈ１、Ｔｐｈ２のゲート電極は、それぞれ第１及び第２制御ラインＣＴ１、ＣＴ２に接続され、ソース電極は、共通ラインＶｃｏｍに接続され、ドレイン電極は、それぞれ第１ノードＮ１、第２ノードＮ２に接続される。
【００６９】
そして、第１センシングキャパシタＣｓｓ１は、共通ラインＶｃｏｍと第１ノードＮ１との間に設けられ、第２センシングキャパシタＣｓｓ２は、共通ラインＶｃｏｍと第２ノードＮ２との間に設けられる。
【００７０】
第１スイッチングトランジスタＴｓｗ１は、ゲート電極がｎ番目のスイッチングラインＶｇｓｎに接続され、ソース電極が第１ノードＮ１に接続され、ドレイン電極がｉ番目のリードアウト配線ＲＯｉに接続される。また、第２スイッチングトランジスタＴｓｗ２は、ゲート電極がｎ＋１番目のスイッチングラインＶｇｓｎ＋１が接続され、ソース電極が第１ノードＮ１に接続され、ドレイン電極がｉ番目のリードアウト配線ＲＯｉに接続される。
【００７１】
第１及び第２制御信号Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２は、第１及び第２制御ラインＣＴ１、ＣＴ２にも、図７に示すように、毎周期ごとに発生する垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング時間にわたって印加される。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃがフォーリングされる前の初期状態では、バックライトはオン駆動状態である。
【００７２】
順に説明すると、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング後に、直ちに第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１がオン（ｏｎ）し、次いで、所定時間の後に、第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１がオフする。その後、バックライトがオフし、続いて第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２がオン（ｏｎ）する。次に、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２のオフ後にバックライトがオン駆動状態に切り替わる。
【００７３】
このような実施の形態１においては、第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１の印加時に、第１タッチセンサ部Ｔ１の第１センシングキャパシタＣｓｓ１に貯蔵された電荷が、第１スイッチングトランジスタＴｓｗ１を通じて伝達され、リードアウト配線ＲＯｉから所定電圧値として出力され、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２の印加時に、第２タッチセンサ部Ｔ２の第２センシングキャパシタＣｓｓ２に貯蔵された電荷が、第２スイッチングトランジスタＴｓｗ２を通じて伝達され、リードアウト配線ＲＯｉから所定電圧値として出力される。
【００７４】
このとき、第１タッチセンサ部Ｔ１からリードアウト配線を通じて出力された電圧値から、第２タッチセンサ部Ｔ２からリードアウト配線を通じて出力された電圧値を減算することで、タッチ部位を検出する。
【００７５】
このようなタッチ感知の動作を以下に説明する。
【００７６】
初期の第１及び第２センシングキャパシタＣｓｓ１、Ｃｓｓ２には、リードアウト配線ＲＯｉの基準電圧（あらかじめ設定されるＶｒｅｆ）が維持される。第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１及び第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２は、垂直同期信号のフォーリング（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｂｌａｎｋ）区間に、図７のように印加される。
【００７７】
まず、第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１が印加される場合、第１センシングトランジスタＴｐｈ１の漏れ電流は増加し、このとき、漏れ電流は、第１センシングキャパシタＣｓｓ１に貯蔵される。続いで、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２が印加される場合、バックライトはオフし、このときの第２センシングトランジスタＴｐｈ２の漏れ電流は、第２センシングキャパシタＣｓｓ２に貯蔵される。貯蔵された電圧は、第１及び第２スイッチングトランジスタＴｓｗ１、Ｔｓｗ２の駆動によって該当するリードアウト配線ＲＯｉにより第１及び第２電圧Ｖ１、Ｖ２値として読み出される。タッチ動作がない場合、第１及び第２タッチセンサ部Ｔ１、Ｔ２を経てリードアウト配線ＲＯｉから出力される電圧値は、同一の外部光の影響により、第１及び第２電圧Ｖ１、Ｖ２が同一の電圧値を有し、タッチ時には、第１電圧（Ｖ１−バックライトオン）にはバックライト反射光による電圧が生成し、第２電圧（Ｖ２−バックライトオフ）には基準電圧Ｖｒｅｆと類似な電圧が生成するので、両電圧間の差が増加する。特に、外部光とタッチ時に反射された光の光量差とが等しいまたは小さい場合にも、バーチカルブランク期間内にバックライトオン／オフ時の光量差を演算しておき、この演算した値でタッチを感知するので、外部光の強度に影響を受けることなく安定したタッチ感知が可能である。
【００７８】
このとき、初期状態で第１及び第２制御信号Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２は、オフ状態に維持され、バックライトのオン状態で、第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１をオン／オフさせ、第１タッチセンサ部Ｔ１の第１センシングキャパシタＣｓｓ１に第１信号を貯蔵し、バックライトのオフ後に、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２をオン／オフさせ、第２タッチセンサ部Ｔ２の第２センシングキャパシタＣｓｓ２に第２信号を貯蔵し、上記スイッチングラインに印加されるスイッチング信号によって、第１及び第２タッチセンサ部Ｔ１、Ｔ２のセンシングキャパシタＣｓｓ１、Ｃｓｓ２に貯蔵された信号がリードアウト配線に出力される。
【００７９】
図８は、ゲート電圧による光センシングトランジスタの抵抗を示す説明図である。
【００８０】
図８に示すように、ゲート電圧による光センシングトランジスタの抵抗について説明すると、制御電圧Ｖｇ以下の場合に抵抗が低くなり、ローの場合には抵抗が高くなり、サンプリングした電圧を一定時間維持できることがわかる。すなわち、制御信号により印加される電圧値を所定レベルに低く維持した場合、リードアウト配線ＲＯｉから飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）された一定の電圧値の出力が予想され、バックライトオン時とオフ時との電圧差が一定レベル以上発生する。これにより、タッチ有無を感知可能になることがわかる。
【００８１】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図であり、図１０は、図９の駆動タイミング図である。
【００８２】
図９及び図１０は、本発明の実施の形態２による光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶装置を示すもので、上述した実施の形態１と比較して、第１及び第２センシングトランジスタＴｐｈ１、Ｔｐｈ２のゲート電極とソース電極との接続が反対になっている。すなわち、第１及び第２センシングトランジスタＴｐｈ１、Ｔｐｈ２のゲート電極は、それぞれ共通して共通ラインＶｃｏｍに接続されており、ソース電極は、それぞれ第１及び第２制御ラインＣＴ１、ＣＴ２に接続されている。このような実施の形態２においては、上述した実施の形態１の場合と逆相の電圧を第１及び第２制御信号Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２に印加することで、同一の結果値を得ることができる。すなわち、順に説明すると、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング前には、第１及び第２制御信号Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２が初期状態でオン状態を維持している。以降、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング後には、直ちに第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１がオフ（ｏｆｆ）に切り替わり、続いて所定時間後に第１制御信号Ｖｃｏｎｔ１がオンになる。その後、バックライトがオフし、続いて第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２がオフ（ｏｆｆ）する。続いで、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２がオンに切り替わった後、バックライトがオン駆動状態に切り替わる。
【００８３】
この場合も、タッチ動作がないとき、第１及び第２タッチセンサ部Ｔ１、Ｔ２を経てリードアウト配線ＲＯｉに出力される電圧値は、同一の外部光の影響により第１及び第２電圧Ｖ１、Ｖ２が同じ電圧値を有し、タッチ時には、第１電圧（Ｖ１−バックライトオン）にはバックライト反射光による電圧が生成され、第２電圧（Ｖ２−バックライトオフ）には基準電圧Ｖｒｅｆと類似な電圧が生成されるので、両電圧間の差が増加する。
【００８４】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置の等価回路図であり、図１２は、図１１の駆動タイミング図である。
【００８５】
図１１及び図１２に示すように、本発明の実施の形態３による光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、上述した実施の形態１において第１及び第２制御ラインを１つの制御ラインとして配置したもので、この場合、１区間の垂直同期信号のフォーリング区間内に、制御信号Ｖｃｏｎｔを２回に分けてオフ信号を印加する。
【００８６】
このとき、順に説明すると、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング前に、制御信号Ｖｃｏｎｔは、初期状態でオフ状態を維持している。以降、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのフォーリング後に直ちに制御信号Ｖｃｏｎｔがオン（ｏｎ）に切り替わる。続いて、所定時間後にこの制御信号がオフする。次いで、バックライトがオフし、続いて制御信号Ｖｃｏｎｔが再びオンになる。すなわち、実施の形態３の場合、１回の垂直同期信号内に、制御信号Ｖｃｏｎｔが２回オン駆動することを特徴とし、それぞれ制御信号がオン状態の時に、第１及び第２タッチセンサ部Ｔ１、Ｔ２から出力される値をリードアウト配線でセンシングし、その減算値からタッチ有無を検出する。
【００８７】
この場合、タッチ動作がないと、第１及び第２タッチセンサ部Ｔ１、Ｔ２を経てリードアウト配線ＲＯｉに出力される電圧値は、同一の外部光の影響により第１及び第２電圧Ｖ１、Ｖ２が同じ電圧値を有し、タッチ時には、第１電圧（Ｖ１−バックライトオン）にはバックライト反射光による電圧が生成され、第２電圧（Ｖ２−バックライトオフ）には基準電圧Ｖｒｅｆと類似な電圧が生成されるので、両電圧間の差が増加する。
【００８８】
本発明によれば、制御信号は、非重畳期間に印加される。すなわち、図７、図１０及び図１２に示すように、各制御信号のオン（ｏｎ）状態またはオフ（ｏｆｆ）状態が相互に重ならない。また、制御信号は、バックライトがターンオフする前または後に印加される。図７及び１０に示すように、第２制御信号Ｖｃｏｎｔ２は、バックライトＢ／Ｌがターンオフした後に印加される。
【００８９】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、バックライトユニットの非スウィングの場合、タッチ時と非タッチ時とにおけるリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示すグラフである。
【００９０】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、バックライトユニットを持続的にオン状態にした状態で、タッチ時と非タッチ時とのリードアウト配線で読み出される値を出力したもので、図１３Ａに示すように、Ｘ座標の所定部位でタッチが発生した場合、タッチ部位でタッチの発生していない場合と比較して若干の電圧差が現れることを示している。
【００９１】
特に、図１３Ｂに示すように、タッチの発生していないリードアウト電圧の読み出し値から、タッチの発生した場合のリードアウト電圧の読み出し値を減算すると、タッチ部位の約１１．５〜１２．０（ａ．ｕ．）に該当する部位でのみ、０．０２Ｖ未満の電圧差が発生することがわかる。しかしながら、このように相対的に電圧値が低い場合は、タッチ有無感知が困難であり、タッチではなく単に指や手の平にかげる部位がタッチ部位として誤検出される恐れがある。そこで、この場合は、タッチ有無を、外部光とタッチ部位の反射光との光量差のみで検出する。
【００９２】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトユニットのオン／オフ時に発生したタッチと非タッチとにおけるリードアウト配線の読み出し電圧値と、その差とを示すグラフである。
【００９３】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置において、バックライトスイング適用時に対応する説明図であり、図１４Ａのように、タッチが発生していない部位は、外部光による影響が同一なので、バックライトオン／オフ時にリードアウト読み出し電圧値が同一であり、単にタッチ部位でのみバックライトオフ時／オン時における電圧値の差が発生することがわかる。
【００９４】
図１４Ｂは、バックライトオン／オフ時にリードアウト読み出し配線から出力された電圧値の減算を適用したものであり、図１３Ｂとほぼ同一の部位、すなわちＸ座標において約１１．５〜１２．０（ａ．ｕ．）範囲の領域でタッチがされた場合に、バックライトユニットのオン／オフを適用し、その両者の減算値からタッチ部位を検出することができる。すなわち、外部光による影響を排除し、タッチ部位への反射光印加有無によってのみ検出が可能であり、反射光印加時におけるリードアウト読み出し電圧値と基準電圧値との差は約０．０４Ｖ程度であって、タッチ有無の検出が可能であることがわかる。
【００９５】
図１５は、本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置を示す断面図である。
【００９６】
図１５に示すように、本発明に係る光センシング方式のタッチパネル内蔵型液晶表示装置は、液晶パネル１００と、液晶パネル１００の下側に形成されたバックライトユニット３００とを含んでいる。
【００９７】
ここで、液晶パネル１００は、相対向する第１及び第２基板１１０、１２０と、第１基板１１０上に互いに交差して画素領域を定義するゲートライン（図６のＶｇｓｎ参照）及びデータライン（図６のＶｄａｔａｍ参照）と、画素領域に形成された画素回路（図６のＰ参照）と、タッチセンサ部（図６のＴ１、Ｔ２：便宜上、図１５では１つのタッチセンサ部のみを示す）とを含んでいる。
【００９８】
ここで、画素回路（Ｐ：Ｔｐｉｘｅｌ）は、ゲート電極１１１ａと、ゲート電極１１１ａを覆うゲート絶縁膜１１２と、ゲート電極１１１ａを覆いながらゲート絶縁膜１１２の上部に形成された半導体層パターン１１３ａと、半導体層パターン１１３ａの両側に形成されたソース電極１１４ａ及びドレイン電極１１４ｂと、ソース／ドレイン電極１１４ａ、１１４ｂを覆うとともにドレイン電極１１４ｂの一部分を露出させる保護膜１１５と、露出されたドレイン電極１１４ｂとコンタクトする画素電極１１６とを含んでいる。
【００９９】
そして、タッチセンサ部Ｔｐｈは、ゲート電極１３１と、ゲート電極１３１を覆うゲート絶縁膜１１２と、ゲート電極１３１を覆いながらゲート絶縁膜１１２の上部に形成された半導体層１１３ｂと、半導体層パターン１１３ｂの両側に形成されたソース電極１３４ａ及びドレイン電極１３４ｂとを含んでいる。
【０１００】
そして、第２基板１２０上には、非画素領域（ゲートライン及びデータラインの配置部分）を遮蔽するブラックマトリクス層１２１と、ブラックマトリクス層１２１を覆いながら画素領域に対応して形成されたカラーフィルタ層１２２と、カラーフィルタ層１２２を含む第２基板１２０の全面に形成された共通電極１２４とを含んでいる。
【０１０１】
ここで、ブラックマトリクス層１２１及びカラーフィルタ層１２２は、タッチセンサ部に対応するセンシングトランジスタＴｐｈ部位をオープンして形成するとよい。これは、バックライトから出射された光が指や物体により反射された光から、タッチ有無を検出する光センシング構造において、指や物体による反射時の光経路が延びることを防止するためである。
【０１０２】
図示しないが、第１及び第２基板１１０、１２０の最上部面には、配向膜がそれぞれさらに形成される。
【０１０３】
また、第１及び第２基板１１０、１２０の間には、液晶層２５０が充填され、第１及び第２基板１１０、１２０の間隔を維持するためにスペーサ２００が形成される。
【０１０４】
そして、第１及び第２基板１１０、１２０の背面には、それぞれ第１及び第２偏光板１４１、１４２が形成される。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  タッチパネル内蔵型液晶表示装置、１１０  第１基板、１１１ａ  ゲート電極、１１２  ゲート絶縁膜、１１３ａ、１１３ｂ  半導体層パターン、１１４ａ  ソース電極、１１４ｂ  ドレイン電極、１１５  保護膜、１１６  画素電極、１２０  第２基板、１２１  ブラックマトリクス層、１２２  カラーフィルタ層、１２４  共通電極、１３１  ゲート電極パターン、１３４ａ  ソース電極パターン、１３４ｂ  ドレイン電極パターン、１４１  第１偏光板、１４２  第２偏光板、２００  スペーサ、２１０  ＲＯＩＣ読み出し部、２２０  ＡＤＣ変換部、２３０  演算部、２４０  Ｘ−Ｙ位置検出部、２５０  液晶層、３００  バックライトユニット、４００  コントローラ。
【図１】
2011065123.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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