タッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイ
【課題】適切な電圧に設定するリセット信号を駆動するためのドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストを低減し、設計の自由度を向上させるタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、を備えることを特徴とするタッチセンサ。
【解決手段】直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、を備えることを特徴とするタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトＴＦＴを用いたタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、タブレットＰＣ、カーナビゲーションに見られるように、タッチパネル機能を組み合わせたディスプレイに対する市場の要望が強くなっている。このタッチパネル機能を組み合わせたディスプレイを実現するために、ＬＣＤ等のディスプレイ上に透明のタッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）が設置されている。
【０００３】
しかし、ＬＣＤ等のディスプレイ上に外装したＴＳＰ方式ではシステムのコストが上がってしまうと同時に、システムの厚みの増大及びディスプレイの画質が低下する等の問題が発生する。
【０００４】
上述したディスプレイ上に外装したＴＳＰ方式での問題に対応するものとして、例えば、特許文献１のタッチセンサ、これを有する液晶表示パネル及びタッチセンサのセンシング方法が提案されている。この特許文献１では、ディスプレイに内蔵したＴＳＰ方式が開示されている。
【０００５】
特許文献１では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の光学センサとアンプＴＦＴを用いた光学センサをディスプレイに内蔵したＴＳＰ方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１においては、ノードＮｇを適切な電圧に設定するためにリセット信号Ｖｒｎｄは２値の電圧が必要となり、またそのリセット信号Ｖｒｎｄはゲート信号ＧＬｎのタイミングに合わせて切り替えなければならない。従って、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動するためにゲート信号を発生するのと同様のスキャン機能を持ったドライバＩＣが必要になり、ドライバＩＣ及びその実装のため、コスト上昇するという問題があった。また、リセット信号Ｖｒｎｄのタイミングはゲート信号毎に変わるので、リセット信号Ｖｒｎｄは必ず水平ライン毎に必要となり、信号ラインの配置方法が限定されてしまい、タッチセンサ設計の自由度が制限されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、適切な電圧に設定するリセット信号を駆動するためのドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストを低減し、設計の自由度を向上させるタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係るタッチセンサは、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートに接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートに接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低くてもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態に係るタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイは、画素トランジスタをそれぞれ有する複数の画素と、タッチセンサであって、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタ、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタ、及び、ゲート端子が第２ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタをそれぞれ有する複数のタッチセンサと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低くてもよい。
【００１３】
また、前記タッチセンサの前記第１ゲートライン又は前記第２ゲートラインが前記画素に接続されるゲートラインと共有されてもよい。
【００１４】
また、前記タッチセンサの前記第１リセット信号又は第２リセット信号が前記第１薄膜トランジスタ、前記第２薄膜トランジスタ及び前記参照容量にそれぞれが接続される直流電圧線と共有されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、適切な電圧に設定するリセット信号を駆動するためのドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストを低減し、設計の自由度を向上させるタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチセンサを含む液晶表示装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタッチセンサを含む液晶表示装置を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサを示す回路図である。
【図４】図３の回路図におけるタイミングチャートを示す図である。
【図５】タッチセンサを示す回路図である。
【図６】図５の回路図におけるタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明に至る経緯］
上述した特許文献１の図１１に示すタッチパネルの回路図を改良したタッチパネルの回路図を図５に示し、図５に示したタッチパネルの回路動作を図６に示す。
【００１８】
図５は、ＬＣＤパネル部に内蔵されるタッチセンサ２００を示す回路図である。図５に示すように、ＬＣＤパネル部に内蔵されるタッチセンサ２００は、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプ薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３を備え、さらに、積分器２１０を備える。
【００１９】
タッチセンサ２００において、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２は直列に接続される。ＴＦＴ１のゲートはＴＦＴ３のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はＴＦＴ２を介してセンサラインＳＬに接続され、ソース端子は電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ２のゲート端子は第１ゲート信号ＧＬｎ−１に接続され、ドレイン端子はセンサラインＳＬに接続され、ソース端子はＴＦＴ１を介して電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ３のゲート端子は第２ゲート信号ＧＬｎに接続され、ドレイン端子はＴＦＴ１のゲート端子であるノードＶｇｗに接続され、ソース端子はリセット信号Ｖｒｎｄに接続される。ノードＶｇｗは参照容量Ｃｒｅｆの一方の端部及びカップリング容量Ｃｃの一方の端部にも接続される。参照容量Ｃｒｅｆのもう一方の端部は固定電圧Ｖｃｓに接続され、カップリング容量Ｃｃのもう一方の端部は、第２ゲート信号ＧＬｎに接続される。積分器２１０は、オペアンプＯＰ、コンデンサＣ、スイッチＳＷを備える。オペアンプＯＰのマイナス端子−にセンサラインＳＬが接続され、プラス端子＋に基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。オペアンプＯＰにコンデンサＣ及びスイッチＳＷが並列に接続される。積分器２１０は、センサラインＳＬを通じて供給される読出し電流Ｉｒｏに対応する電圧Ｖｏｕｔを出力する。したがって、タッチセンサ２００は、積分器２１０から出力される電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルに基づいてタッチ領域とノータッチ領域とを判断している。
【００２０】
［回路動作］
次に、図５で説明したタッチセンサの回路動作について図６を参照して説明する。図６は、図５のタッチパネルの回路動作におけるタイミングチャートを示す図である。
【００２１】
図６において、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＮ状態になると、ノードＶｇｗはＴＦＴ３を介して高リセット信号Ｖｒｎｄｈが充電され、その後、第２ゲート信号ＧＬｎがΔＶｇ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ低下することによって、カップリング容量Ｃｃのダウンカップリング効果によりΔＶｇ×Ｃｃ／（Ｃｒｅｆ＋Ｃｃ）低下する。ここで、ＴＦＴ寄生容量の影響は無視している。この期間をタッチセンサのリセット期間とする。
【００２２】
その後、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＦＦ状態である約１フレーム期間において、ＴＦＴ３に光が当たっていない場合、ノードＶｇｗは保持されるが、光が当たっている場合、ＴＦＴ３のフォト電流により放電される。この期間をタッチセンサの積分期間とする。
【００２３】
その後、約１フレーム期間後に第１ゲート信号ＧＬｎ−１がＯＮ状態になると、ＴＦＴ２のソース端子及びドレイン端子間が通電状態となり、ノードＶｇｗの電圧によって制御されたＴＦＴ１のソース電流及びドレイン電流で決まる読み出し電流ＩｒｏがセンサラインＳＬに流れる（図５参照）。この期間をタッチセンサの読み出し期間とする。
【００２４】
以上説明したように、リセット期間と積分期間にリセット信号Ｖｒｎｄを高リセット信号Ｖｒｎｄｈと低リセット信号Ｖｒｎｄｌに変化させているのは、リセット期間には、ノードＶｇｗをＴＦＴ１で制御して適切な電圧に設定するために高リセット信号Ｖｒｎｄｈが必要であり、そして、積分期間には、ＴＦＴ３の適切な保持及びフォト電流を実現するために、ＴＦＴ３のソース電圧である低リセット信号Ｖｒｎｄｌを低い値に設定しなければならないためである。このために、リセット信号Ｖｒｎｄは２値の電圧が必要となり、またその２値の電圧をゲート信号ＧＬｎのタイミングに合わせて切り替えなければならない。従って、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動するためにゲート信号を発生させるのと同様のスキャン機能を持ったドライバＩＣが必要になる。これは、ドライバＩＣ及びその実装のためのコスト上昇を招いてしまう。また、リセット信号Ｖｒｎｄのタイミングはゲートライン毎に変わるので、リセット信号Ｖｒｎｄは必ず水平ライン毎に必要となり、信号ラインの配置方法が限定されてしまう。これはセンサ設計の自由度を制限してしまう。
【００２５】
そこで、本発明者は、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動させるドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストの削減を実現することができ且つ設計の自由度を向上したタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置の発明に至った。
【００２６】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置においては、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動させるドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストの削減を実現することができ、また、リセット信号Ｖｒｎｄの固定電圧は全てのセンサ画素に対して同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上することができる。
【００２７】
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態に係るタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００は、ＬＣＤモジュール部５２０と、バックライト装置５３０と、を備える。
【００２９】
ＬＣＤモジュール部５２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２１、共通電極電圧発生部（Ｖｃｏｍ発生部）５２２、γ電圧発生部５２３、ＬＣＤパネル部５２４、タイミングコントローラ５２９、及びバックライト装置５３０から構成され、外部から入力される画像データに応じた画像を表示する。ＬＣＤパネル部５２４は、複数のゲート線ＧＬおよび複数のデータ線ＤＬの交差点に設けられた複数の画素５２８で構成される。複数のゲート線ＧＬはゲートドライバ部５２５に、複数のデータ線ＤＬはデータドライバ部５６２に接続される。各画素は、薄膜トランジスタ５２７及び液晶キャパシタＣＬＣ１を含み構成される。薄膜トランジスタ５２７のゲート端子がゲート線ＧＬに接続され、ソース端子がデータ線ＤＬに接続され、ドレイン端子が液晶キャパシタＣＬＣ１に接続され、ゲートドライバ部５２５から出力するゲート信号に応答してデータドライバ部５６２から出力するデータ信号が液晶キャパシタＣＬＣ１に充電される。液晶キャパシタＣＬＣ１の他端は対向基板にある共通電極５４１に接続されており、共通電極５４１にはＶｃｏｍ発生部５２２から出力する電圧Ｖｃｏｍが入力される。
【００３０】
外部から入力された画像データ、同期信号より、タイミングコントローラ５２９においてデータドライバ制御信号、ゲートドライバ制御信号を生成し、データドライバ部５２５、ゲートドライバ部５６２にそれぞれ入力する。また、γ電圧発生部５２３で生成したγ電圧をデータドライバ部５６２へ出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２１で生成した直流電圧Ｖｇｈ，Ｖｇｌがゲートドライバ部５２５に入力される。
【００３１】
ＬＣＤパネル部５２４には、複数のタッチセンサ１００が内蔵される。本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００は、例えば、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプＴＦＴ１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３、リセットＴＦＴ４を備える。各タッチセンサ１００は、各画素に隣接して形成され、対向基板に設けられたブラックマトリクスによってフォトＴＦＴ３以外は遮光されている。
【００３２】
フォトＴＦＴ３は、ＬＣＤパネル部５２４をタッチする動作が発生するときに変化する外部光量に反応して動作する。タッチパネルとしては、外部光反応とバックライト光反射の２方式がある。外部光反応方式では、タッチされた領域では、外部光量が減少するため、フォトＴＦＴ３には、光電流がほとんど流れない。しかし、ノータッチ（タッチされていない）領域では外部光量が減少しないことから、フォトＴＦＴ３には光電流が多く流れる。一方、バックライト光反射方式では、タッチされた領域では、バックライト光の反射によって光電流が流れ、ノータッチ領域では反射光がないことから、フォトＴＦＴ３には光電流は流れない。（図４、図６のノードＶｇｗの変化はバックライト光反射方式の場合の例である。）
【００３３】
タッチセンサ１００に入力する電源電圧Ｖｄｄ，高リセット信号Ｖｒｎｄｈ，低リセット信号ＶｒｎｄｌはＤＣ／ＤＣコンバータ５２１で生成し、タッチセンサ１００に入力される。センサラインＳＬはデータドライバ部５６２に接続される。データドライバ部５６２は積分回路、Ａ／Ｄ変換回路を備え、センサラインＳＬから入力した読出し電流Ｉｒｏをディジタルデータに変換したセンサ信号を出力する。センサ信号はタイミングコントローラ５２９に入力し、タイミングコントローラ５２９内でタッチデータを生成し、ＬＣＤモジュール部５２０から出力する。
【００３４】
バックライト装置５３０は、光源５３１であるＬＥＤまたは冷陰極管と、それを駆動するドライバ回路５３２で構成される。
【００３５】
次に、図１に示したＬＣＤパネル部５２４のタッチセンサ１００を複数の画素５２８に対して配置する一例について図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００を示す概略平面図である。図２に示すように、タッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００は、画像を表示する複数の画素Ｐ１〜Ｐ４と、接触を感知する複数のタッチセンサ１００を含む。複数の画素部Ｐ１〜Ｐ４は、マトリックス構造からなり、各画素は、複数のカラー画素を含む。例えば、画素部は、第１方向に互いに隣接するように配列された赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂを含む。例えば、第１方向は水平方向であってもよい。
【００３６】
複数の画素部は、複数の第１画素列（Ｈｉ，Ｈｉ＋１）と複数の第２画素列（Ｖｑ，…，Ｖｑ＋３）を含む。以下、第１画素列は水平列といい、第２画素列は垂直列という。
【００３７】
例えば、ｎ番目水平列（Ｈｉ）は、ｎ−１番目ゲート配線ＧＬｎ−１と電気的に接続された画素部を含み、ｎ＋１番目水平列（Ｈｉ＋１）はｎ番目ゲート配線ＧＬｎと電気的に接続された画素部を含む。ここで、「ｎ」は自然数である。図２に示したように、タッチセンサ１００は、垂直列の第１画素部Ｐ１及び第２画素部Ｐ２と垂直列の第３画素部Ｐ３及び第４画素部Ｐ４との間の領域に配置される。
【００３８】
次に、タッチセンサ１００の回路図について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサ１００を示す回路図である。図３に示す液晶表示装置５００に内蔵されるタッチセンサ１００は、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプＴＦＴ１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３、リセットＴＦＴ４を備え、さらに、積分器１１０を備える。なお、本実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサ１００は、図５に示したタッチセンサ２００とはＴＦＴ１、ＴＦＴ２、参照容量Ｃｒｅｆ及び積分器１１０が同様の機能を有するため、これらの構成説明は省略する。
【００３９】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００において、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２は直列に接続されている。ＴＦＴ１のゲート端子はＴＦＴ３のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はＴＦＴ２を介してセンサラインＳＬに接続され、ソース端子は電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ２のゲート端子は第１ゲート信号ＧＬｎ−１に接続され、ドレイン端子はセンサラインＳＬに接続され、ソース端子はＴＦＴ１を介して電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ３のゲート端子は第２ゲート信号ＧＬｎに接続され、ドレイン端子はＴＦＴ１のゲート端子であるノードＶｇｗに接続され、ソース端子は固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに接続される。ＴＦＴ４のゲート端子は第３ゲート信号ＧＬｎ＋１に接続され、ドレイン端子はノードＶｇｗに接続され、ソース端子は固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈに接続される。ノードＶｇｗは参照容量Ｃｒｅｆの一方の端部及びカップリング容量Ｃｃの一方の端部にも接続される。参照容量Ｃｒｅｆのもう一方の端部は固定電圧Ｖｃｓに接続され、カップリング容量Ｃｃのもう一方の端部は、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１に接続される。積分器１１０は、オペアンプＯＰ、コンデンサＣ、スイッチＳＷを備える。オペアンプＯＰのマイナス端子−にセンサラインＳＬが接続され、プラス端子＋に基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。オペアンプＯＰにコンデンサＣ及びスイッチＳＷが並列に接続される。積分器１１０は、センサラインＳＬを通じて供給される読出し電流Ｉｒｏに対応する電圧Ｖｏｕｔを出力する。したがって、積分器１１０から出力される電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルに基づいてタッチ領域とノータッチ領域とを判断する。
【００４０】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００は、ＴＦＴ３及びＴＦＴ４それぞれのドレイン端子はノードＶｇｗに接続され、ソース端子はそれぞれの高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌに接続され、異なるタイミングのゲート信号でそれぞれのＴＦＴ３及びＴＦＴ４を制御する。その結果、タッチセンサ１００は、リセット期間のノードＶｇｗをＴＦＴ１を制御するために適切な電圧に設定できるとともに、積分期間において、ＴＦＴ３の適切な保持及びフォト電流を実現するために、ＴＦＴ３のソース電圧を低い値に設定できる。
【００４１】
また、タッチセンサ１００は、２つ固定電圧（高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌ）のみの動作が可能になるため、スキャン機能を持ったドライバＩＣが必要なくなる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上する。
【００４２】
［回路動作］
次に、図３に示したタッチセンサ１００の回路動作について図４を参照して説明する。図４は、図３のタッチセンサ１００の回路動作におけるタイミングチャート示す図である。
【００４３】
図４において、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１がＯＮ状態になると、ノードＶｇｗはＴＦＴ４を介して固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈが充電され、その後、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１がΔＶｇ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ低下することによって、カップリング容量Ｃｃのダウンカップリング効果によりΔＶｇ×Ｃｃ／（Ｃｒｅｆ＋Ｃｃ）低下する。ここで、ＴＦＴ寄生容量の影響は無視している。この期間をタッチセンサのリセット期間とする。
【００４４】
その後、第２のゲート信号ＧＬｎがＯＦＦ状態である約１フレーム期間において、ＴＦＴ３に光が当たっていない場合、ノードＶｇｗは保持されるが、光が当たっている場合、ＴＦＴ３のフォト電流により放電される。この期間をタッチセンサの積分期間とする。この積分期間におけるＴＦＴ３のソース電圧は固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに固定されているので、適切な保持もしくは放電動作が可能となる。
【００４５】
その後、約１フレーム期間後に第１ゲート信号ＧＬｎ−１がＯＮ状態になると、ＴＦＴ２のソース端子及びドレイン端子間が通電状態となり、ノードＶｇｗの電圧に応じて決まる読み出し電流ＩｒｏがセンサラインＳＬに流れる。この期間をタッチセンサの読み出し期間とする。
【００４６】
次に、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＮ状態になった時、ノードＶｇｗはＴＦＴ３を介して固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに充電されてしまう。しかし、この充電された電圧は直後にＯＮ状態になる第３のゲート信号Ｇｎ＋１によってＴＦＴ４を介して固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈに書き換えられるので、実際の動作上の問題は無い。
【００４７】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００では、１画素センサ設計のために、３ゲート信号が必要になる。しかし、一般にゲート信号はディスプレイのゲート信号と共用化し、センサ画素密度はディスプレイ画素密度より低く設定することが多いので問題はない。また、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００では、固定電圧のリセット信号Ｖｒｎｄの線数は従来の１本から２本に増える。しかし、固定電圧のリセット信号Ｖｒｎｄは、直流電圧信号線、たとえば、固定電圧Ｖｃｓ、固定電圧Ｖｄｄ及びセンサラインＳＬと共用できる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施形態において、高リセット信号Ｖｒｎｄｈと低リセット信号Ｖｒｎｄｌを固定電圧にすることによって、スキャン機能を持ったドライバＩＣが不要になり、ドライバＩＣとその実装コストを低減できる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度を向上することができる。
【００４９】
したがって、タッチセンサ１００を備えた液晶表示装置１０００において、タッチセンサ１００は、２つ固定電圧（高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌ）のみの動作が可能になるため、スキャン機能を持ったドライバＩＣが必要なくなる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上する。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００…タッチセンサ、１１０、２１０…積分器、５００…液晶表示装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトＴＦＴを用いたタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、タブレットＰＣ、カーナビゲーションに見られるように、タッチパネル機能を組み合わせたディスプレイに対する市場の要望が強くなっている。このタッチパネル機能を組み合わせたディスプレイを実現するために、ＬＣＤ等のディスプレイ上に透明のタッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）が設置されている。
【０００３】
しかし、ＬＣＤ等のディスプレイ上に外装したＴＳＰ方式ではシステムのコストが上がってしまうと同時に、システムの厚みの増大及びディスプレイの画質が低下する等の問題が発生する。
【０００４】
上述したディスプレイ上に外装したＴＳＰ方式での問題に対応するものとして、例えば、特許文献１のタッチセンサ、これを有する液晶表示パネル及びタッチセンサのセンシング方法が提案されている。この特許文献１では、ディスプレイに内蔵したＴＳＰ方式が開示されている。
【０００５】
特許文献１では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の光学センサとアンプＴＦＴを用いた光学センサをディスプレイに内蔵したＴＳＰ方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１においては、ノードＮｇを適切な電圧に設定するためにリセット信号Ｖｒｎｄは２値の電圧が必要となり、またそのリセット信号Ｖｒｎｄはゲート信号ＧＬｎのタイミングに合わせて切り替えなければならない。従って、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動するためにゲート信号を発生するのと同様のスキャン機能を持ったドライバＩＣが必要になり、ドライバＩＣ及びその実装のため、コスト上昇するという問題があった。また、リセット信号Ｖｒｎｄのタイミングはゲート信号毎に変わるので、リセット信号Ｖｒｎｄは必ず水平ライン毎に必要となり、信号ラインの配置方法が限定されてしまい、タッチセンサ設計の自由度が制限されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、適切な電圧に設定するリセット信号を駆動するためのドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストを低減し、設計の自由度を向上させるタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係るタッチセンサは、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートに接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートに接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低くてもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態に係るタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイは、画素トランジスタをそれぞれ有する複数の画素と、タッチセンサであって、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタ、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタ、及び、ゲート端子が第２ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタをそれぞれ有する複数のタッチセンサと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低くてもよい。
【００１３】
また、前記タッチセンサの前記第１ゲートライン又は前記第２ゲートラインが前記画素に接続されるゲートラインと共有されてもよい。
【００１４】
また、前記タッチセンサの前記第１リセット信号又は第２リセット信号が前記第１薄膜トランジスタ、前記第２薄膜トランジスタ及び前記参照容量にそれぞれが接続される直流電圧線と共有されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、適切な電圧に設定するリセット信号を駆動するためのドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストを低減し、設計の自由度を向上させるタッチセンサ及びタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチセンサを含む液晶表示装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタッチセンサを含む液晶表示装置を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサを示す回路図である。
【図４】図３の回路図におけるタイミングチャートを示す図である。
【図５】タッチセンサを示す回路図である。
【図６】図５の回路図におけるタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明に至る経緯］
上述した特許文献１の図１１に示すタッチパネルの回路図を改良したタッチパネルの回路図を図５に示し、図５に示したタッチパネルの回路動作を図６に示す。
【００１８】
図５は、ＬＣＤパネル部に内蔵されるタッチセンサ２００を示す回路図である。図５に示すように、ＬＣＤパネル部に内蔵されるタッチセンサ２００は、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプ薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３を備え、さらに、積分器２１０を備える。
【００１９】
タッチセンサ２００において、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２は直列に接続される。ＴＦＴ１のゲートはＴＦＴ３のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はＴＦＴ２を介してセンサラインＳＬに接続され、ソース端子は電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ２のゲート端子は第１ゲート信号ＧＬｎ−１に接続され、ドレイン端子はセンサラインＳＬに接続され、ソース端子はＴＦＴ１を介して電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ３のゲート端子は第２ゲート信号ＧＬｎに接続され、ドレイン端子はＴＦＴ１のゲート端子であるノードＶｇｗに接続され、ソース端子はリセット信号Ｖｒｎｄに接続される。ノードＶｇｗは参照容量Ｃｒｅｆの一方の端部及びカップリング容量Ｃｃの一方の端部にも接続される。参照容量Ｃｒｅｆのもう一方の端部は固定電圧Ｖｃｓに接続され、カップリング容量Ｃｃのもう一方の端部は、第２ゲート信号ＧＬｎに接続される。積分器２１０は、オペアンプＯＰ、コンデンサＣ、スイッチＳＷを備える。オペアンプＯＰのマイナス端子−にセンサラインＳＬが接続され、プラス端子＋に基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。オペアンプＯＰにコンデンサＣ及びスイッチＳＷが並列に接続される。積分器２１０は、センサラインＳＬを通じて供給される読出し電流Ｉｒｏに対応する電圧Ｖｏｕｔを出力する。したがって、タッチセンサ２００は、積分器２１０から出力される電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルに基づいてタッチ領域とノータッチ領域とを判断している。
【００２０】
［回路動作］
次に、図５で説明したタッチセンサの回路動作について図６を参照して説明する。図６は、図５のタッチパネルの回路動作におけるタイミングチャートを示す図である。
【００２１】
図６において、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＮ状態になると、ノードＶｇｗはＴＦＴ３を介して高リセット信号Ｖｒｎｄｈが充電され、その後、第２ゲート信号ＧＬｎがΔＶｇ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ低下することによって、カップリング容量Ｃｃのダウンカップリング効果によりΔＶｇ×Ｃｃ／（Ｃｒｅｆ＋Ｃｃ）低下する。ここで、ＴＦＴ寄生容量の影響は無視している。この期間をタッチセンサのリセット期間とする。
【００２２】
その後、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＦＦ状態である約１フレーム期間において、ＴＦＴ３に光が当たっていない場合、ノードＶｇｗは保持されるが、光が当たっている場合、ＴＦＴ３のフォト電流により放電される。この期間をタッチセンサの積分期間とする。
【００２３】
その後、約１フレーム期間後に第１ゲート信号ＧＬｎ−１がＯＮ状態になると、ＴＦＴ２のソース端子及びドレイン端子間が通電状態となり、ノードＶｇｗの電圧によって制御されたＴＦＴ１のソース電流及びドレイン電流で決まる読み出し電流ＩｒｏがセンサラインＳＬに流れる（図５参照）。この期間をタッチセンサの読み出し期間とする。
【００２４】
以上説明したように、リセット期間と積分期間にリセット信号Ｖｒｎｄを高リセット信号Ｖｒｎｄｈと低リセット信号Ｖｒｎｄｌに変化させているのは、リセット期間には、ノードＶｇｗをＴＦＴ１で制御して適切な電圧に設定するために高リセット信号Ｖｒｎｄｈが必要であり、そして、積分期間には、ＴＦＴ３の適切な保持及びフォト電流を実現するために、ＴＦＴ３のソース電圧である低リセット信号Ｖｒｎｄｌを低い値に設定しなければならないためである。このために、リセット信号Ｖｒｎｄは２値の電圧が必要となり、またその２値の電圧をゲート信号ＧＬｎのタイミングに合わせて切り替えなければならない。従って、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動するためにゲート信号を発生させるのと同様のスキャン機能を持ったドライバＩＣが必要になる。これは、ドライバＩＣ及びその実装のためのコスト上昇を招いてしまう。また、リセット信号Ｖｒｎｄのタイミングはゲートライン毎に変わるので、リセット信号Ｖｒｎｄは必ず水平ライン毎に必要となり、信号ラインの配置方法が限定されてしまう。これはセンサ設計の自由度を制限してしまう。
【００２５】
そこで、本発明者は、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動させるドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストの削減を実現することができ且つ設計の自由度を向上したタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置の発明に至った。
【００２６】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置においては、リセット信号Ｖｒｎｄを駆動させるドライバＩＣを不要にし、ドライバＩＣとその実装コストの削減を実現することができ、また、リセット信号Ｖｒｎｄの固定電圧は全てのセンサ画素に対して同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上することができる。
【００２７】
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態に係るタッチセンサ及びタッチセンサを含む液晶表示装置について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００は、ＬＣＤモジュール部５２０と、バックライト装置５３０と、を備える。
【００２９】
ＬＣＤモジュール部５２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２１、共通電極電圧発生部（Ｖｃｏｍ発生部）５２２、γ電圧発生部５２３、ＬＣＤパネル部５２４、タイミングコントローラ５２９、及びバックライト装置５３０から構成され、外部から入力される画像データに応じた画像を表示する。ＬＣＤパネル部５２４は、複数のゲート線ＧＬおよび複数のデータ線ＤＬの交差点に設けられた複数の画素５２８で構成される。複数のゲート線ＧＬはゲートドライバ部５２５に、複数のデータ線ＤＬはデータドライバ部５６２に接続される。各画素は、薄膜トランジスタ５２７及び液晶キャパシタＣＬＣ１を含み構成される。薄膜トランジスタ５２７のゲート端子がゲート線ＧＬに接続され、ソース端子がデータ線ＤＬに接続され、ドレイン端子が液晶キャパシタＣＬＣ１に接続され、ゲートドライバ部５２５から出力するゲート信号に応答してデータドライバ部５６２から出力するデータ信号が液晶キャパシタＣＬＣ１に充電される。液晶キャパシタＣＬＣ１の他端は対向基板にある共通電極５４１に接続されており、共通電極５４１にはＶｃｏｍ発生部５２２から出力する電圧Ｖｃｏｍが入力される。
【００３０】
外部から入力された画像データ、同期信号より、タイミングコントローラ５２９においてデータドライバ制御信号、ゲートドライバ制御信号を生成し、データドライバ部５２５、ゲートドライバ部５６２にそれぞれ入力する。また、γ電圧発生部５２３で生成したγ電圧をデータドライバ部５６２へ出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２１で生成した直流電圧Ｖｇｈ，Ｖｇｌがゲートドライバ部５２５に入力される。
【００３１】
ＬＣＤパネル部５２４には、複数のタッチセンサ１００が内蔵される。本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００は、例えば、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプＴＦＴ１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３、リセットＴＦＴ４を備える。各タッチセンサ１００は、各画素に隣接して形成され、対向基板に設けられたブラックマトリクスによってフォトＴＦＴ３以外は遮光されている。
【００３２】
フォトＴＦＴ３は、ＬＣＤパネル部５２４をタッチする動作が発生するときに変化する外部光量に反応して動作する。タッチパネルとしては、外部光反応とバックライト光反射の２方式がある。外部光反応方式では、タッチされた領域では、外部光量が減少するため、フォトＴＦＴ３には、光電流がほとんど流れない。しかし、ノータッチ（タッチされていない）領域では外部光量が減少しないことから、フォトＴＦＴ３には光電流が多く流れる。一方、バックライト光反射方式では、タッチされた領域では、バックライト光の反射によって光電流が流れ、ノータッチ領域では反射光がないことから、フォトＴＦＴ３には光電流は流れない。（図４、図６のノードＶｇｗの変化はバックライト光反射方式の場合の例である。）
【００３３】
タッチセンサ１００に入力する電源電圧Ｖｄｄ，高リセット信号Ｖｒｎｄｈ，低リセット信号ＶｒｎｄｌはＤＣ／ＤＣコンバータ５２１で生成し、タッチセンサ１００に入力される。センサラインＳＬはデータドライバ部５６２に接続される。データドライバ部５６２は積分回路、Ａ／Ｄ変換回路を備え、センサラインＳＬから入力した読出し電流Ｉｒｏをディジタルデータに変換したセンサ信号を出力する。センサ信号はタイミングコントローラ５２９に入力し、タイミングコントローラ５２９内でタッチデータを生成し、ＬＣＤモジュール部５２０から出力する。
【００３４】
バックライト装置５３０は、光源５３１であるＬＥＤまたは冷陰極管と、それを駆動するドライバ回路５３２で構成される。
【００３５】
次に、図１に示したＬＣＤパネル部５２４のタッチセンサ１００を複数の画素５２８に対して配置する一例について図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００を示す概略平面図である。図２に示すように、タッチセンサ１００を含む液晶表示装置５００は、画像を表示する複数の画素Ｐ１〜Ｐ４と、接触を感知する複数のタッチセンサ１００を含む。複数の画素部Ｐ１〜Ｐ４は、マトリックス構造からなり、各画素は、複数のカラー画素を含む。例えば、画素部は、第１方向に互いに隣接するように配列された赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂを含む。例えば、第１方向は水平方向であってもよい。
【００３６】
複数の画素部は、複数の第１画素列（Ｈｉ，Ｈｉ＋１）と複数の第２画素列（Ｖｑ，…，Ｖｑ＋３）を含む。以下、第１画素列は水平列といい、第２画素列は垂直列という。
【００３７】
例えば、ｎ番目水平列（Ｈｉ）は、ｎ−１番目ゲート配線ＧＬｎ−１と電気的に接続された画素部を含み、ｎ＋１番目水平列（Ｈｉ＋１）はｎ番目ゲート配線ＧＬｎと電気的に接続された画素部を含む。ここで、「ｎ」は自然数である。図２に示したように、タッチセンサ１００は、垂直列の第１画素部Ｐ１及び第２画素部Ｐ２と垂直列の第３画素部Ｐ３及び第４画素部Ｐ４との間の領域に配置される。
【００３８】
次に、タッチセンサ１００の回路図について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサ１００を示す回路図である。図３に示す液晶表示装置５００に内蔵されるタッチセンサ１００は、参照容量Ｃｒｅｆ、カップリング容量Ｃｃ、及びアンプＴＦＴ１、リードＴＦＴ２、フォトＴＦＴ３、リセットＴＦＴ４を備え、さらに、積分器１１０を備える。なお、本実施形態に係る液晶表示装置に内蔵されるタッチセンサ１００は、図５に示したタッチセンサ２００とはＴＦＴ１、ＴＦＴ２、参照容量Ｃｒｅｆ及び積分器１１０が同様の機能を有するため、これらの構成説明は省略する。
【００３９】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００において、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２は直列に接続されている。ＴＦＴ１のゲート端子はＴＦＴ３のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はＴＦＴ２を介してセンサラインＳＬに接続され、ソース端子は電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ２のゲート端子は第１ゲート信号ＧＬｎ−１に接続され、ドレイン端子はセンサラインＳＬに接続され、ソース端子はＴＦＴ１を介して電源電圧Ｖｄｄに接続される。ＴＦＴ３のゲート端子は第２ゲート信号ＧＬｎに接続され、ドレイン端子はＴＦＴ１のゲート端子であるノードＶｇｗに接続され、ソース端子は固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに接続される。ＴＦＴ４のゲート端子は第３ゲート信号ＧＬｎ＋１に接続され、ドレイン端子はノードＶｇｗに接続され、ソース端子は固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈに接続される。ノードＶｇｗは参照容量Ｃｒｅｆの一方の端部及びカップリング容量Ｃｃの一方の端部にも接続される。参照容量Ｃｒｅｆのもう一方の端部は固定電圧Ｖｃｓに接続され、カップリング容量Ｃｃのもう一方の端部は、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１に接続される。積分器１１０は、オペアンプＯＰ、コンデンサＣ、スイッチＳＷを備える。オペアンプＯＰのマイナス端子−にセンサラインＳＬが接続され、プラス端子＋に基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。オペアンプＯＰにコンデンサＣ及びスイッチＳＷが並列に接続される。積分器１１０は、センサラインＳＬを通じて供給される読出し電流Ｉｒｏに対応する電圧Ｖｏｕｔを出力する。したがって、積分器１１０から出力される電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルに基づいてタッチ領域とノータッチ領域とを判断する。
【００４０】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００は、ＴＦＴ３及びＴＦＴ４それぞれのドレイン端子はノードＶｇｗに接続され、ソース端子はそれぞれの高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌに接続され、異なるタイミングのゲート信号でそれぞれのＴＦＴ３及びＴＦＴ４を制御する。その結果、タッチセンサ１００は、リセット期間のノードＶｇｗをＴＦＴ１を制御するために適切な電圧に設定できるとともに、積分期間において、ＴＦＴ３の適切な保持及びフォト電流を実現するために、ＴＦＴ３のソース電圧を低い値に設定できる。
【００４１】
また、タッチセンサ１００は、２つ固定電圧（高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌ）のみの動作が可能になるため、スキャン機能を持ったドライバＩＣが必要なくなる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上する。
【００４２】
［回路動作］
次に、図３に示したタッチセンサ１００の回路動作について図４を参照して説明する。図４は、図３のタッチセンサ１００の回路動作におけるタイミングチャート示す図である。
【００４３】
図４において、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１がＯＮ状態になると、ノードＶｇｗはＴＦＴ４を介して固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈが充電され、その後、第３ゲート信号ＧＬｎ＋１がΔＶｇ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ低下することによって、カップリング容量Ｃｃのダウンカップリング効果によりΔＶｇ×Ｃｃ／（Ｃｒｅｆ＋Ｃｃ）低下する。ここで、ＴＦＴ寄生容量の影響は無視している。この期間をタッチセンサのリセット期間とする。
【００４４】
その後、第２のゲート信号ＧＬｎがＯＦＦ状態である約１フレーム期間において、ＴＦＴ３に光が当たっていない場合、ノードＶｇｗは保持されるが、光が当たっている場合、ＴＦＴ３のフォト電流により放電される。この期間をタッチセンサの積分期間とする。この積分期間におけるＴＦＴ３のソース電圧は固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに固定されているので、適切な保持もしくは放電動作が可能となる。
【００４５】
その後、約１フレーム期間後に第１ゲート信号ＧＬｎ−１がＯＮ状態になると、ＴＦＴ２のソース端子及びドレイン端子間が通電状態となり、ノードＶｇｗの電圧に応じて決まる読み出し電流ＩｒｏがセンサラインＳＬに流れる。この期間をタッチセンサの読み出し期間とする。
【００４６】
次に、第２ゲート信号ＧＬｎがＯＮ状態になった時、ノードＶｇｗはＴＦＴ３を介して固定電圧の低リセット信号Ｖｒｎｄｌに充電されてしまう。しかし、この充電された電圧は直後にＯＮ状態になる第３のゲート信号Ｇｎ＋１によってＴＦＴ４を介して固定電圧の高リセット信号Ｖｒｎｄｈに書き換えられるので、実際の動作上の問題は無い。
【００４７】
本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００では、１画素センサ設計のために、３ゲート信号が必要になる。しかし、一般にゲート信号はディスプレイのゲート信号と共用化し、センサ画素密度はディスプレイ画素密度より低く設定することが多いので問題はない。また、本発明の実施形態に係るタッチセンサ１００では、固定電圧のリセット信号Ｖｒｎｄの線数は従来の１本から２本に増える。しかし、固定電圧のリセット信号Ｖｒｎｄは、直流電圧信号線、たとえば、固定電圧Ｖｃｓ、固定電圧Ｖｄｄ及びセンサラインＳＬと共用できる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施形態において、高リセット信号Ｖｒｎｄｈと低リセット信号Ｖｒｎｄｌを固定電圧にすることによって、スキャン機能を持ったドライバＩＣが不要になり、ドライバＩＣとその実装コストを低減できる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度を向上することができる。
【００４９】
したがって、タッチセンサ１００を備えた液晶表示装置１０００において、タッチセンサ１００は、２つ固定電圧（高リセット信号Ｖｒｎｄｈ及び低リセット信号Ｖｒｎｄｌ）のみの動作が可能になるため、スキャン機能を持ったドライバＩＣが必要なくなる。また、全てのセンサ画素に対して、同一の電圧になるので、水平方向のみならず、垂直方向からの入力も可能になり、設計の自由度が向上する。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００…タッチセンサ、１１０、２１０…積分器、５００…液晶表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、
ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、
ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、
を備えることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低いことを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項３】
画素トランジスタをそれぞれ有する複数の画素と、
タッチセンサであって、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタ、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタ、及び、ゲート端子が第２ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタをそれぞれ有する複数のタッチセンサと、
を含むタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低いことを特徴とする請求項３に記載のタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記タッチセンサの前記第１ゲートライン又は前記第２ゲートラインが前記画素に接続されるゲートラインと共有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液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記タッチセンサの前記第１リセット信号又は第２リセット信号が前記第１薄膜トランジスタ、前記第２薄膜トランジスタ及び前記参照容量にそれぞれが接続される直流電圧線と共有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液晶ディスプレイ。
【請求項１】
直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタと、
ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタと、
ゲート端子が第２のゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタと、
を備えることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低いことを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項３】
画素トランジスタをそれぞれ有する複数の画素と、
タッチセンサであって、直列に接続された第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタ、ゲート端子が第１ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第１リセット信号に接続される第３薄膜トランジスタ、及び、ゲート端子が第２ゲート信号に接続され、ドレイン端子が前記第１薄膜トランジスタのゲートと参照容量の一方の端部とカップリング容量の一方の端部に接続され、ソース端子が第２リセット信号に接続される第４薄膜トランジスタをそれぞれ有する複数のタッチセンサと、
を含むタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記第１リセット信号から前記第３薄膜トランジスタに供給される固定電圧が、前記第２リセット信号から前記第４薄膜トランジスタに供給される固定電圧より低いことを特徴とする請求項３に記載のタッチセンサ内蔵液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記タッチセンサの前記第１ゲートライン又は前記第２ゲートラインが前記画素に接続されるゲートラインと共有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液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記タッチセンサの前記第１リセット信号又は第２リセット信号が前記第１薄膜トランジスタ、前記第２薄膜トランジスタ及び前記参照容量にそれぞれが接続される直流電圧線と共有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液晶ディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４４８６７（Ｐ２０１３−４４８６７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１４６８（Ｐ２０１１−１８１４６８）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
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