专利名称：面显示装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种面显示装置及电子设备，尤其涉及一种具有可检测出显示面上有无手指或笔的接触及接触位置座标的接触传感器的面显示装置及电子设备。
背景技术：
接触传感器是检测用手指、笔等指示的位置、或指示动作的有无的装置，通常与液晶显示装置(LCD)、等离子显示装置(PDP)等的面显示装置组合使用。将接触传感器的输出信号输入到计算机，由计算机控制设备或控制面显示装置的显示内容，从而实现易使用的 人机接口(man-machine interface)。接触面板现在在游戏机、移动信息终端、售票机、自动柜员机(ATM)、汽车导航器等中被实际应用。作为接触传感器的方式，已知的有模拟电容耦合方式、电阻膜方式、红外线方式、超声波方式、电磁感应方式。其中，模拟电容耦合方式进一步分类为投影型(projectedcapacitive型)和表面型(surfacecapacitive型)。表面型的接触传感器由透明基板、透明基板上形成的均匀透明导电膜及透明导电膜上形成的薄绝缘膜构成。驱动时，从该透明导电膜的四角施加交流电压。用手指触摸接触传感器时，通过由接触面表面和手指形成的电容，微小的电流流到手指上。该电流从各个角流向接触点。控制器求出各电流比，计算接触位置的座标。关于表面型的接触传感器的技术，专利文献I中公开了基本装置，与其相关的公知例由专利文献2公开。并且，在非专利文献I中公开了模拟电容耦合方式的最新技术动向。在现有的模拟电容耦合方式的接触传感器中，将透明基板上形成的表面型的接触传感器及面显示装置叠合使用。但是，在该构成中，由于显示面上存在接触传感器，因此存在装置自身的厚度增加、成本增加、显示质量受损的问题。解决这些课题的技术在专利文献
3、4中公开。在专利文献3中公开了在向液晶施加电压的通用电极的四角安装电流检测器、根据流入到四角的电流计算接触部的位置座标的装置。在专利文献4中公开了具有如下电路的装置液晶显示电路，向透明相对电极提供显示用的电压或电流；位置检测电路，检测从透明相对电极的多个部位流动的电流；以及转换电路，使这些电路中的任意一个电路与透明通用电极电导通。根据这两个文献，通用电极或透明相对电极起到表面型的透明导电膜的作用，无需将表面型的接触传感器另行附加到显示装置上，因此解决了装置自身的厚度增加、成本增加、显示质量受损的问题。专利文献I :美国专利第4293734号说明书专利文献2 :特公昭56-500230号公报专利文献3 :特开2003-99192号公报
专利文献4 :特开2003-66417号公报专利文献5 :特许第3121592号公报非专利文献I :三谷雄二监督，“ ”午^才、> O技術i開発”，m '>一出版，24 年 12 月 I 日，p. 54-64但是，上述专利文献3、4公开的显示装置中存在下述几个问题。第I问题是，与指示位置或有无指示动作相关的信号量较小。本发明人通过实验与非专利文献I的构成进行了比较，发现专利文献3、4公开的构成中，信号量变小。由于人体中不存在明显的接地点(grand)，因此通过计算求出手指电容(阻抗)较困难，因而实验非 常重要。稍后论述非专利文献I的构成、专利文献3、4公开的构成中的信号量的指标、即由手指和接触传感器形成的阻抗值的实验结果。第2问题是，与指示位置或有无指示动作无关的信号(将其称为无效信号)、即噪声较大。如上所述，与有无指示位置或指示动作相关的信号(将其称为有效信号)是通过由接触面表面和手指形成的电容流入到手指的电流。表面型接触传感器的透明导电膜中，除了该有效信号外，还流入由手指以外的电容产生的电流。专利文献3、4中，透明导电膜中通常夹持数微米的液晶层，象素阵列电路以相对的形式存在，形成较大电容。本发明人通过实测该电容，发现该电容相对于由接触面表面和手指形成的电容非常大。从该第I及第2问题可推导出，专利文献3、4公开的显示装置中的位置、或与有无指示动作相关的信号的SN比非常低。其结果是，发现了无法检测位置座标、信号处理电路成本较高这一新问题。第3问题是，象素开关无法维持断开，产生泄漏电流，显示性能退化。根据专利文献4，位置检测期间向相对导电膜施加2 3V的交流电压。此时，象素电极是高阻抗，且与相对电极以较大电容耦合，因此象素电极也同样在2 3V的范围内变动。因此，有时作为象素开关的薄膜晶体管(TFT)的栅极/源极间电压(Vgs)发生变动，该开关间歇性地变为接通状态。本发明人发现了这一问题。
发明内容
本发明的第I课题在于，提供一种不会导致显示特性退化、适于轻型、小型、薄型化的接触传感器一体型的显示装置。本发明的第2课题在于，以低成本提供该面显示装置。本发明的第3课题在于，节约资源。在本发明的一个观点中提供了一种面显示装置，其特征在于，具有显示装置基板，在该显示装置基板上形成有多个扫描线、多个信号线、在该扫描线和该信号线的交点附近形成的象素电极、以及用于接通或断开该象素电极与该信号线的电连接的象素开关；通过该象素电极的排列而形成的显示区域；设置于与该显示区域对应的面上的阻抗面；由该象素电极驱动、进行电气光学响应的显示元件要素；检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路；驱动该扫描线的扫描线驱动电路；以及驱动该信号线的信号线驱动电路，该扫描线驱动电路或该信号线驱动电路具有使输出节点与该输出节点所属的驱动电路内的电压源之间接通或断开的开关，在该电流检测电路检测电流的期间，使该输出节点与该输出节点所属的驱动电路内的电压源之间接通或断开的开关断开。
在本发明的另一个观点中提供了一种面显示装置，其特征在于，具有显示装置基板，在该显示装置基板上形成有多个扫描线、多个信号线、在该扫描线和该信号线的交点附近形成的象素电极、以及用于接通或断开该象素电极与该信号线的电连接的象素开关；通过该象素电极的排列而形成的显示区域；设置于与该显示区域对应的面上的阻抗面；由该象素电极驱动、进行电气光学响应的显示元件要素；检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路；以及配置在该扫描线或该信号线上、接通或断开该扫描线或该信号线的开关，在该电流检测电路检测电流的期间，使配置在该扫描线或该信号线上的开关断开。根据本发明，在电流检测电路检测电流的期间，通过将用于向显示元件要素提供电信号的布线或电极中、从显示区域的外部配置到内部的至少一个布线或电极设为高阻抗，位置检测信号的S/N得到飞跃性的提高。并且，通过位置检测信号的S/N飞跃性的提高，可降低信号处理电路的成本。并且，显示装置基板中的开关元件保持断开，显示特性不会退化。此外，根据本发明，阻抗面起到表面型接触传感器的透明导电膜的作用，因此无需将表面型接触传感器另行附加到显示装置上，装置厚度可较薄，且可节约资源。·
图I是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的构造的立体图。图2是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的主要电极的电压形态的时间图。图3是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的象素电路部分的构成的部分放大立体示意图。图4是表示本发明的实施例I涉及的显示装置中的显示驱动期间的驱动条件的示意图。图5是表示在图4的驱动条件下驱动本发明的实施例I涉及的显示装置时的各电压的电压形态的时间图。图6是说明适用于本发明的实施例I涉及的显示装置的表面型接触传感器的位置检测原理的示意图，Ca)是无手指的情况，(b)是有手指的情况。图7是说明适用于现有技术涉及的显示装置的表面型接触传感器的位置检测原理的示意图。图8是表示现有技术涉及的显示装置的构成的截面图，Ca)是非专利文献I所述的构造，(b)是基于专利文献3、4的构造。图9是说明本发明的实施例I涉及的显示装置的位置检测原理的电路图。图10是表示驱动现有技术涉及的显示装置时的各电极的电压形态的时间图。图11是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例I的构造的立体图。图12是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例2的构造的立体图。图13是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例3的构造的立体图。图14是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例4的构造的立体图。图15是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例5的构造的立体图。图16是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例6的构造的立体图。图17是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的变形例7的构造的立体图。
图18是说明本发明的实施例2涉及的显示装置的位置检测原理的电路图。图19是表示本发明的实施例3涉及的显示装置的构造的部分截面图。
具体实施例方式在本发明的该面显示装置中具有开关，该开关配置在用于从该显示区域外部向该显示区域内部传送电信号的电极上。在本发明的该面显示装置中具有控制上述开关的转换的控制电路，该控制电路在该电流检测电路检测电流的期间将从该显示区域外部向该显示区域内部传送电信号的至少一个电极控制为高阻抗。在本发明的该面显示装置中，该显示装置基板的基板上形成多个扫描线和多个信号线，在该扫描线和该信号线的交点附近形成开关元件，该开关元件上连接象素电极，通过 该象素电极的排列形成显示区域，在该电流检测电路检测电流的期间，驱动该扫描线的第I驱动电路及驱动该信号线的第2驱动电路的输出为高阻抗状态。在本发明的该面显示装置中，该显示装置基板具有一端与该开关元件及该象素电极连接的电容和与该电容的另一端连接并且延伸到该显示区域外部的电容线，在该电流检测电路检测电流的期间，通过转换控制该电容线将该电容线控制为高阻抗。在本发明的该面显示装置中，该电容线兼作扫描线。在本发明的该面显示装置中，该阻抗面通过该显示元件要素形成在与该显示装置基板相对的相对基板上。在本发明的该面显示装置中，该显示元件要素是液晶、电泳体、带电粒子、电致变色材料、电致发光材料、气体、半导体、荧光体中的任意一种。在本发明的该面显示装置中，该显示元件要素以液晶为主要成分，该阻抗面由透明导电膜构成。在本发明的该面显示装置中，该电流检测电路向该阻抗面施加交流电压，并且通过施加该交流电压检测流入到该阻抗面的电流。在本发明的该面显示装置中，对应该阻抗面的多个部位具有多个该电流检测电路，各该电流检测电路从对应的部位施加交流电压，并且检测与其对应的部位的电流。在本发明的该面显示装置中，具有向该阻抗面的任意位置提供电流的指示体。在本发明的该面显示装置中，具有根据该电流检测电路的输出信号检测该阻抗面上的接触物的接点座标的位置检测电路。在本发明的该面显示装置中，该显示装置基板及相对基板的基材使用可挠性材料。在本发明中，在电子设备中搭载该显示装置。(实施例I)参照
本发明的实施例I涉及的面显示装置。图I是表示本发明的实施例I涉及的面显示装置的构造的立体图。参照图I,面显示装置I是液晶显示装置(IXD),具有在显示面上可检测手指或笔有无接触、及接触位置座标的接触传感器。面显示装置I除了液晶显示装置外，也可以作为等离子显示装置(PDP)、有机EL显示装置等的面显示装置。面显示装置I具有显示装置基板10、相对基板19、液晶2以及偏光板(未图不)。显示装置基板10是在显示区域11中形成了用于向液晶2提供电信号的电极(在图I中相当于信号线(信号电极)4a 4c、扫描线(扫描电极)6a 6c、存储电容线(存储电容电极)8a^8c)的基板。在显示装置基板10的处于相对基板I 9 一侧的面内，在显示区域11形成象素矩阵部。 象素矩阵部由以下部分构成多个信号线(图I中为4a 4c)、与该信号线交叉的多个扫描线(图I中为6a飞C)、配置在扫描线之间的存储电容线(图I中为Sale)以及对应各交点配置的象素电路。象素电路具有象素开关TFT、存储电容和象素电极。象素开关TFT (转换元件)中，用于控制TFT的开关的扫描线6a飞c与栅极电 极连接，用于向象素电极提供信号的信号线4a^4c与漏极电极及源极电极中的一个连接，存储电容及象素电极连接到漏极电极及源极电极中的另一个。存储电容与对应的存储电容线8a 8c连接。显示装置基板10中的显示区域11的外周部设有用于驱动象素矩阵部的扫描线驱动电路14、信号线驱动电路15及存储电容线驱动电路。扫描线驱动电路14是用于驱动扫描线6a飞c的电路。信号线驱动电路15是用于驱动信号线4a 4c的电路。存储电容线驱动电路是用于向存储电容线8a 8c提供电压信号的电路，与COM端子连接。在显示装置基板10中，在相对基板19 一侧的面的四角附近设有电极29a 29d。电极29a 29d通过对应的导通单元20a 20d与对应的相对基板19的电极28a 28d电连接，并与对应的开关21a 21d电连接。并且，在显示区域11的外周部上，为了将象素矩阵部内的电路和显示区域11的外周部的电路设为电气性高阻抗，扫描线6a飞c的信号路径上分别设有开关16a 16c，信号线4a 4c的信号路径上分别设有开关17a 17c，存储电容线8a 8c的信号路径上分别设有开关18a 18c。开关16a 16c、17a 17c、18a 18c由未图示的控制电路进行转换控制。这样一来，可将用于从显示区域11的外部向内部传送电信号的扫描线6a飞C、信号线4a 4c设为高阻抗。显示装置基板10例如使用低温聚娃TFT的制造工序制成。并且，开关(16a 16c、17a 17c、18a 18c)可通过使用了 η型TFT的模拟开关构成。并且，扫描驱动电路14及信号线驱动电路15可使用η型TFT及P型TFT构成。另一方面，相对基板19具有玻璃基板23、形成在该玻璃基板23的处于液晶2 —侧的面上的彩色滤波器(未图示)以及形成在该彩色滤波器的处于液晶2—侧的面上的透明导电膜12。透明导电膜12是由ITO形成的相对电极，其构成阻抗面。在透明导电膜12的处于显示装置基板10 —侧的面的四角附近配置电极28a 28d。电极28a 28d通过使用了银膏等导电材料的导通单元20a 20d与对应的显示装置基板10的电极29a 29d电连接。在玻璃基板23的与显不装置基板10 —侧相反的一侧的面上配置偏光板(未图不)。电极29a 29d分别与单极双投开关21a 21d电连接。开关21a 21d的一个接点通过电流检测电路13a 13d与交流电压源22a 22d电连接，另一个接点通过COM端子与存储电容线驱动电路电连接。电流检测电路13a 13d检测电极28a 28d下的透明导电膜12(阻抗面)中流入的电流。由电流检测电路13a 13d检测出的电流相关信号输出到未图示的位置检测电路。在位置检测电路中，根据电流检测电路13a 13d的输出信号检测玻璃基板23上的与手指24的接点位置。交流电压源22a 22d通过对应的电流检测电路13a 13d、电极28a^28d向透明导电膜12提供交流电压。液晶2是配置在显示装置基板10和相对基板19之间进行电气光学响应的显示元件要素。接着参照
本发明的实施例I涉及的显示装置的动作。图2是表示本发明的实施例I涉及的显示装置的主要电极的电压形态的时间图。此外，显示装置的构造参照图I。在图2中，Vc表示透明导电膜(图I的12)的电压，6a、6lT6x按照扫描顺序表示各扫描线的电压。并且，Sff表不决定开关16、开关17、开关18、开关21的状态的控制信号的电压。此外，在图I中简略表示了三条扫描线的例子，但可任意设定，6x对应于最后扫描的扫描线的电压。关于面显示装置I的驱动，具有显示驱动期间和位置检测期间这二个期间。这二个期间是按照时间划分的。显示驱动期间是为了进行象素显示而写入电压的期间。位置检·测期间是为了检测手指24的位置或有无指示动作而由电流检测电路13a 13d检测电流的期间。位置检测期间利用垂直消隐期间。垂直消隐期间是指未进行扫描线6a飞c的扫描的期间。如图I所示，在位置检测期间内，开关16a 16c、开关17a 17c、开关18a 18c全部为断开状态，信号线4a 4c、扫描线6a飞C、存储电容线8a 8c相对于显示区域11的外部的布线(与扫描线驱动电路14、信号线驱动电路15及COM端子连接的布线)为高阻抗。并且，在位置检测期间内，开关21a 21d相对于含有电流检测电路13a 13d的交流电压源22a 22d一侧为导通状态。该状态是通过使图2的SW信号为B、即高电平来实现的。在该开关状态、即图I所示的开关的状态下，将由交流电压源22a 22d生成的同相的交流电压施加到透明导电膜12的四角的电极28a 28d。透明导电膜12的电压如图2的Vc所示。并且，各扫描线6a飞c为高阻抗，且与透明导电膜12电容耦合，因此在与透明导电膜12的电压振幅相同的振幅下，扫描线6a飞c的电压变动。从四角的电极28a 28d提供的交流电压传递到透明导电膜12的整个面，通过由手指24形成的电容25使电流流到手指24。通过对与四个电流检测电路13a 13d检测出的电流if i4对应的信号进行计算，检测出手指24的有无、手指24的位置座标。计算的一例为数学式I、数学式2。(数学式I)
权利要求
1.一种面显示装置，其特征在于，具有 显示装置基板，在该显示装置基板上形成有多个扫描线、多个信号线、在该扫描线和该信号线的交点附近形成的象素电极、以及用于接通或断开该象素电极与该信号线的电连接的象素开关； 通过该象素电极的排列而形成的显示区域； 设置于与该显示区域对应的面上的阻抗面； 由该象素电极驱动、进行电气光学响应的显示元件要素； 检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路； 驱动该扫描线的扫描线驱动电路；以及 驱动该信号线的信号线驱动电路， 该扫描线驱动电路或该信号线驱动电路具有使输出节点与该输出节点所属的驱动电路内的电压源之间接通或断开的开关， 在该电流检测电路检测电流的期间，使该输出节点与该输出节点所属的驱动电路内的电压源之间接通或断开的开关断开。
2.一种面显示装置，其特征在于，具有 显示装置基板，在该显示装置基板上形成有多个扫描线、多个信号线、在该扫描线和该信号线的交点附近形成的象素电极、以及用于接通或断开该象素电极与该信号线的电连接的象素开关； 通过该象素电极的排列而形成的显示区域； 设置于与该显示区域对应的面上的阻抗面； 由该象素电极驱动、进行电气光学响应的显示元件要素； 检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路；以及 配置在该扫描线或该信号线上、接通或断开该扫描线或该信号线的开关， 在该电流检测电路检测电流的期间，使配置在该扫描线或该信号线上的开关断开。
全文摘要
提供一种不会导致显示特性退化、适于轻型、小型、薄型化的接触传感器一体型的面显示装置及电子设备。在含有形成了用于向液晶(2)提供电信号的信号线(4a~4c)、扫描线(6a~6c)、存储电容线(8a~8c)的显示装置基板(10)的面显示装置(1)中，在与面显示装置(1)的显示区域(11)对应的面上具有成为阻抗面的透明导电膜(12)，还具有检测流入到阻抗面的电流的电流检测电路(13a~13d)，在电流检测电路(13a~13d)检测电流的期间，信号线(4a~4c)、扫描线(6a~6c)、存储电容线(8a~8c)中的至少一个为高阻抗。
文档编号G06F3/041GK102902409SQ20121034805
公开日2013年1月30日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者芳贺浩史 申请人:Nlt科技股份有限公司