CN101364157A

CN101364157A - 面显示装置及电子设备

Info

Publication number: CN101364157A
Application number: CNA2008101453268A
Authority: CN
Inventors: 芳贺浩史
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: JP5380723B2; CN102902409B; CN103472942B; JP2009042899A; CN102902409A; US20090040192A1; US8928620B2; CN103472942A; CN103123561B; CN103123561A; CN101364157B

Abstract

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。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。

Description

面显示装置及电子设备

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(projected capacitive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1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1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1：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1：三谷雄二监督，“タツチパネルの技術と開発”，シ—エムシ—出版，24年12月1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1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1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1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1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1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，其含有形成了用于向进行电气光学响应的显示元件要素提供电信号的电极的显示装置基板，其特征在于，与该面显示装置的显示区域对应的面上具有阻抗面，还具有检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路，在该电流检测电路检测电流的期间，用于向该显示元件要素提供电信号的电极中、用于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为高阻抗。

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。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1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1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1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1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1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1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，(a)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，(a)是非专利文献1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1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1涉及的显示装置的变形例1的构造的立体图。

图12是表示本发明的实施例1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1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1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1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1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1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1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1)

参照附图说明本发明的实施例1涉及的面显示装置。图1是表示本发明的实施例1涉及的面显示装置的构造的立体图。

参照图1，面显示装置1是液晶显示装置(LCD)，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1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1具有：显示装置基板10、相对基板19、液晶2以及偏光板(未图示)。

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1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19一侧的面内，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1中为4a～4c)、与该信号线交叉的多个扫描线(图1中为6a～6c)、配置在扫描线之间的存储电容线(图1中为8a～8c)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～6c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～6c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～6c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～6c、信号线4a～4c设为高阻抗。

显示装置基板10例如使用低温聚硅TFT的制造工序制成。并且，开关(16a～16c、17a～17c、18a～18c)可通过使用了n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n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2一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2一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10一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的与显示装置基板10一侧相反的一侧的面上配置偏光板(未图示)。

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。

接着参照附图说明本发明的实施例1涉及的显示装置的动作。图2是表示本发明的实施例1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1。

在图2中，Vc表示透明导电膜(图1的12)的电压，6a、6b～6x按照扫描顺序表示各扫描线的电压。并且，SW表示决定开关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1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1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～6c的扫描的期间。如图1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～6c、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1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～6c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～6c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i₁～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1、数学式2。

(数学式1)

x = k_{1} + k_{2} \cdot \frac{i_{2} + i_{3}}{i_{1} + i_{2} + i_{3} + i_{4}} |

(数学式2)

x = k_{1} + k_{2} \cdot \frac{i_{1} + i_{2}}{i_{1} + i_{2} + i_{3} + i_{4}}

其中，x是接触位置的x座标，y是y座标。k₁及k₂是常数。并且，i₁～i₄是由图1的四角所示的电流检测电路13a～13d检测出的电流，i₁对应于13a，i₂对应于13b，i₃对应于13c，i₄对应于13d。

如上所述，在位置检测期间内，透明导电膜12起到表面型接触传感器的透明导电膜的作用。

接着，参照附图说明本发明的实施例1涉及的显示装置中的在位置检测期间向透明导电膜施加交流电压时的象素电路的状态。图3是表示本发明的实施例1涉及的显示装置的象素电路部分的构造的部分放大立体图。

参照图3，在象素电路部分中，象素电极26和信号电极4通过TFT开关连接，通过扫描电极6的控制信号对TFT开关进行开关控制。信号电极4通过开关17与信号驱动电路15连接，扫描电极6通过开关16与扫描驱动电路14连接。图3的各电极上所示的记号Vc、Vp、Vs、Vg、Vd表示该电极的电压。电容C1、C2、C3分别表示象素电极26和透明导电膜12之间的电容、扫描电极6和透明导电膜12之间的电容、信号电极4和透明导电膜12之间的电容。

接着参照附图说明本发明的实施例1涉及的显示装置中的显示驱动期间的驱动电压设计值。图4是表示本发明的实施例1中的显示装置中的显示驱动期间的驱动条件的示意图。

在显示驱动期间的驱动中采用以下驱动法：使透明导电膜12、即相对电极的电压Vc一定，对于该电压Vc，使最大为5V的电压极性反转而施加到液晶上。使相对电极的电压Vc为6V，将其增加5V而得到的11V成为通过信号电极4施加到象素电极26的最大电压(Vpix_high)，将相对电极的电压Vc减去5V而得到的1V成为最小电压(Vpix_low)。考虑到TFT开关的泄漏电流，为了使开关断开时的最大栅极/源极间电压为—1V，使开关断开时的栅极电压(Vg_off为0V。并且，为了获得充分的接通电流，使开关接通时的栅极电压(Vg_on)为15V。

接着参照附图说明在图4的驱动条件下驱动本发明的实施例1涉及的显示装置时的各电极的电压。图5是表示以图4的驱动条件驱动本发明的实施例1涉及的显示装置时的各电极的电压形态的时间图。

参照图5，在显示驱动期间，向栅极电压Vg施加正极脉冲，向象素电极电压Vp写入1V。之后，使开关16、17断开，过渡到位置检测期间。在位置检测期间，如上所述，向透明导电膜12施加交流电压。其中，提供偏置电压6V、振幅2V的交流电压(图5的Vc)。此时，夹着4微米的液晶层而相对的各电极、即象素电极26、扫描电极6、信号电极4是高阻抗，并且通过透明导电膜12和电容C1、C2、C3进行电容耦合，因此象素电极电压Vp、扫描电极电压Vg、信号电极电压Vd以和透明导电膜电压Vc的振幅相同的振幅变动。因此，在图5所示的例子中，信号电极电压Vd以6V成为高阻抗，所以成为偏置电压6V、振幅2V的电压。扫描电极电压Vg也一样，偏置电压0V、振幅2V。象素电极电压Vp在最小时，也是偏置电压1V、振幅2V。此外，象素电极26与TFT开关的源极电极27连接，因此TFT开关的源极电极电压Vs与象素电极电压Vp相等。象素电路中的所有电极的电压随着透明导电膜12的电压Vc的振幅相应变动，因此TFT开关的栅极/源极间电压Vgs是显示期间结束时的电压，在该例中，在位置检测期间内也保持—1V。即，在位置检测期间内，向透明导电膜12施加交流电压时，象素电路的所有电极的电压也以与透明导电膜12的电压的振幅相同的振幅变动，因此施加到液晶2的电压(Vc—Vp)、TFT开关的栅极/源极间电压Vgs不变动。位置检测期间的驱动不会成为画质变差的原因。

另一方面，在显示驱动期间内，各开关变为与图1所示的状态相反的状态。即，开关16a～16c、开关17a～17c、开关18a～18c全部为接通状态，信号线4a～4c、扫描线6a～6c、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)为低阻抗。并且，开关21a～21d相对于COM端子一侧为导通状态。该状态是通过使图2的SW信号为A、即低电平来实现的。在该状态下，和现有的主动矩阵型LCD一样，依次扫描扫描线6a～6c，通过信号线4a～4c将用于显示的电压写入到象素。在显示驱动期间内，与现有的LCD中的相对电极同样的电压从COM端子提供到透明导电膜12，即，透明导电膜12起到相对电极的作用，通过该相对电极和象素电极26向处于该相对电极和象素电极26之间的液晶2写入用于显示的电压。

根据实施例1，在位置检测期间内，象素矩阵内部的电路相对外部电路为高阻抗，因此向透明导电膜12施加交流电压时，从透明导电膜12看到的寄生电容极小。其结果是，从电流检测电路13a～13d输出的信号S/N比和现有的相比提高了2位。

对上述效果，详述该S/N比的S(信号)及N(噪音)，并且与现有技术进行对比，进行如下说明。

首先，参照附图说明适用于本发明的实施例1涉及的显示装置的表面型接触传感器的位置检测原理。图6是用于说明适用于本发明的实施例1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，(a)是没有手指的情况，(b)是有手指的情况。此外，为便于说明，对一维方向的位置检测原理进行说明。

参照图6(a)，表示了在均匀的电阻体40的两端分别连接电流检测电路13a、13b和交流电压源22a、22b的构造。从该电阻体40的两端施加同相的交流电压时，电流不流入到该电阻体40，因此i₁、i₂均为零。

如图6(b)所示，手指24位于电阻体40上时，手指24可由通过阻抗Z接地的模型表示。因此，i₁、i₂分别可由下述数学式表示。

(数学式3)

i_{1} = \frac{v \cdot R_{2}}{R \cdot Z + R_{1} \cdot R_{2}}

(数学式4)

i_{2} = \frac{v \cdot R_{1}}{R \cdot Z + R_{1} \cdot R_{2}} |

其中，R₁、R₂表示从手指24的位置到电阻体40的端部为止的各电阻值。位置x(0≤x≤1)通过以下数学式求出。

(数学式5)

x = \frac{R_{1}}{R} = \frac{i_{2}}{i_{1} + i_{2}}

该数学式5中不含有阻抗Z，但电流i₁、i₂含有Z，它们是用于位置检测的信号。发明人通过实验确认了本实施例中的Z。即，是位于实施例1的构成中的、层叠偏光板(未图示)、玻璃基板(图1的23)及透明导电膜(图1的12)的构造，通过实验求出将手指(图1的24)放置在偏光板一侧时的Z。Z是夹持玻璃基板和偏光板形成的阻抗，因此可作为电容C处理。玻璃基板的厚度为0.7mm、偏光板的厚度为0.2mm时，C的值为6.7pF。即，从电流检测电路13a、13b输出的信号的S/N比中的S(有效信号成分)是通过该C流动的电流。

此外，作为参考，在非专利文献1所述的构造中，C的值为30pF。现有技术的课题中所述的信号较小是指：比较非专利文献1所述的构造和专利文献3、专利文献4时，电容变小，有效信号随之变小。

接着说明噪音成分。利用图6所示的位置检测原理实施现有技术时，如图7所示，电阻体40中增加了由手指24产生的阻抗Z，与寄生电容Cp相连。电流检测电路13a、13b的输出是重叠了该寄生电容Cp产生的电流后的输出，寄生电容Cp产生的电流中不含有和手指24的位置相关的信息。即，寄生电容Cp产生的电流成为噪音成分。本发明人通过实验求出了该寄生电容Cp的值。

图8(a)所示的非专利文献1所述的构造中，寄生电容Cp由在玻璃基板102上形成的透明导电膜103和保护层101形成，#在适于对角线2.1英寸的LCD的大小下，其值为29pF。另一方面，图8(b)所示的基于专利文献3、4的构造下，寄生电容Cp由夹持液晶203配置的透明导电膜204、及构成象素矩阵电路202的电极形成，其大小为15000pF。在现有技术的课题中所述的噪音大小是：比较非专利文献1所述的构造和专利文献3、4时，专利文献3、4的寄生电容压倒性地大，噪音也随之变大。

根据以上结果，实施专利文献3、4时的S/N如下。

S/N＝(在由手指产生的电容中流动的电流值)/(在寄生电容Cp中流动的电流值)

= (6.7 pF) / (15000 pF)

即，电流检测电路的输出信号中基本不含有与位置检测相关的成分，根据具有上述S/N的信号不可能检测出位置。或者需要非常高成本的信号处理电路。或者存在以下问题：由于S/N较低，因此检测出跨越多个周期地检测用于计算信号的位置座标需要较长时间。

另一方面，在本发明的实施例1涉及的显示装置中，在位置检测期间内，各开关变为图1的状态。即，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～6c、存储电容线8a～8c相对于显示区域11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。图9表示基于该原理的电路图。图9的寄生电容Cp与图7的寄生电容Cp相同，但Cp的一端不直接与固定电位(交流接地)连接，而是串联地夹着电容Cs与固定电位(交流接地)连接。该Cs是图1中包围象素矩阵的开关组断开时的电容值的总值。在实施例1中，试制了对角线2.1英寸、象素构成176×RGB×240的LC，Cs的值为100pF。其结果是，电阻元件的寄生电容成为Cp与Cs的串联连接，其值为100pF。因此，实施例1中的S/N如下。

S/N＝(6.7pF)/(100pF)

＝6.7×10-²

即，确认了与专利文献3、4的情况(参照图8(b))相比实施例1的S/N比提高了2位这一明显的效果。因此可检测出位置的座标，无需非常高成本的信号处理电路。并且检测位置所需的时间缩短。

在利用图5进行的说明中，说明了在实施例1的构造中，TFT开关的栅极/源极间电压Vgs在位置检测期间也保持显示期间结束时的电压即—1V的情况。成为—1V的条件是写入到象素的电压最低时、即图4所示的Vpix_low(1V)时。

另一方面，专利文献3、4中的Vgs变动。对此，参照图10，在位置检测期间内，象素电极是高阻抗，通过透明导电膜和电容电容耦合，因此象素电极电压Vp以和透明导电膜的电压Vc的振幅相同的振幅变动。因此向透明导电膜的电压Vc提供振幅2V的交流时，象素电极电压Vp也对应地以振幅2V变动。另一方面，扫描线电压Vg固定为使象素开关断开的电压的0V。其结果是，TFT开关的栅极/间电压Vgs将—1V作为偏置电压，以电压振幅2V变动。因此，开关TFT无法继续保持断开，造成画质变差。

与之相对，在实施例1中，如上所述，晶体管的Vgs不变动。因此，可获得位置检测期间的驱动不会导致画质变差的效果。

此外，在实施例1中，使用n型TFT作为将显示区域11的内部和外部设为电气性高阻抗的开关16a～16c、17a～17c、18a～18c，但该开关也可以是p型的TFT，也可以是组合n型和p型的传输门。并且，驱动电路由n型TFT和p型TFT形成，也可仅由其中之一、即仅由p型TFT或仅由n型TFT形成。由于可选择多种开关，因此在实施本发明时，不必增加制造成本即可设置开关。具体而言，如实施例1所述，信号线驱动电路、扫描线驱动电路使用n型及p型聚硅TFT构成时，选择n型开关、p型开关、组合了n型开关和p型开关的传输门中的任意一种时，均不必增加生产成本即可设置开关。选择n型或p型开关时，与传输门相比，抑制了电路面积，并且控制变得简单。还具有使开关断开时的寄生电容降低的效果，其结果是，具有抑制与位置、或有无指示动作相关的信号的SN比的退化。尤其是在n型开关中，与p型相比，接通电阻低，因此可使开关的尺寸较小，具有降低寄生电容的效果。另一方面，从抑制驱动电压的角度出发，优选传输门。在显示装置中，除了使显示区域内部和外部为电气性高阻抗的开关以外的电路由n型或p型中的一个晶体管构成时，与之对应，使用任意一种类型的晶体管来形成开关，可不增加制造步骤地设置开关。

并且，这些开关16a～16c、17a～17c、18a～18c设置在扫描线驱动电路14的外部及信号线驱动电路15的外部，但它们也可包含在驱动电路内部。包含在扫描线驱动电路14的内部时，例如可通过能够进行3值输出(高电平、低电平、高阻抗)的电路构成来实现。这种情况下，例如可使用同步脉冲倒相器(Clocked Inverter)电路。并且，进行使位于这些驱动电路的输出段的晶体管为高阻抗的控制，通过输出段的晶体管兼作开关的构造，可抵制电路面积。

并且，在实施例1中，在与配置了扫描线驱动电路14及信号线驱动电路15的位置相对的位置上也存在透明导电膜12，但从减少透明导电膜的寄生电容的角度出发，优选使透明导电膜12的区域为所需的最低限度，因此也可去除与配置了各驱动电路14、15的位置相对的位置的透明导电膜12。

并且，在实施例1中，在与配置了扫描线驱动电路14及信号线驱动电路15的位置相对的位置上也存在透明导电膜12。此时，从减少透明导电膜12的寄生电容的角度出发，在位置检测期间内，也可使各驱动电路14、15的电源线为高阻抗。此时，因存在透明导电膜，在构成电源线、电路的电极和透明导电膜之间形成电容，通过这一作用保持电路内的节点的电位关系。因此，在动态电路、电阻器电路中，存储内容不会在高阻抗中被破坏，通过高阻抗后再度变为低阻抗，可重新开始后续动作。

并且，在实施例1中，通过低温聚硅TFT工艺制成显示装置基板10，但也可通过非结晶型硅TFT工艺制成。进一步也可通过除此之外的TFT工艺，例如微晶硅TFT工艺、氧化物TFT工艺、有机TFT工艺、在支撑基板上转印硅薄膜后形成TFT的工艺等形成。此时，作为将显示区域11的内部和外部设为电气性高阻抗的单元，通过在块硅的驱动器LSI集成其功能，或将非结晶型硅的开关形成在显示装置基板10上来实现。进一步，也可通过将由低温聚硅TFT工艺制成的开关阵列LSI安装在显示装置基板10上、或与显示装置基板外部连接来实现。并且，也可将显示装置基板10形成在单晶硅基板(块硅)上、或使用SOI基板形成。并且，利用聚硅TFT工艺、非结晶型硅TFT工艺、块硅工艺、SOI工艺等形成电路后，也可将其转印到其他基板上并形成显示装置基板10。

并且，透明导电膜12也可形成所谓线性化图案。对此，如图11所示，线性化图案80用于使透明导电膜12的表面上形成的电场曲线均匀化，例如在专利文献5中有记载。在本实施例中，将该线性化图案形成在作为位置检测用导电膜的透明导电膜12上，因此在位置检测中提高了位置和电流信号的线性。

并且，在实施例1中，在玻璃基板23的处于液晶2一侧的面上设置透明导电膜12，也可在相反一侧的面上设置透明导电膜12。这种情况下，通过应用本发明，可获得降低透明导电膜12的寄生电容的效果。该透明导电膜12可通过溅射法、蒸镀法在玻璃基板23上成膜并形成，也可通过粘贴薄片形成。并且，可使偏光板具有导电性，将其作为表面型接触传感器的位置检测用导电膜使用。尤其是使用平面转换(IPS)方式的液晶模式时，适用该方式。

在实施例1中，玻璃基板23、显示装置基板10的基材为玻璃，也可使用可挠性材料。这种情况下，在相对基板上一体形成位置检测用的透明导电膜，因此对于弯曲不易产生机械应变，并且该位置检测性能不会因弯曲而退化。

并且，在实施例1中，对各存储电容线8a～8c分别设置一个开关18a～18c，但不必非要设置存储电容线8a～8c的开关18a～18c。其原因在于，有时提供给存储电容线8a～8c的电压与提供给作为相对电极的透明导电膜12的电压是同一电压。此时，在位置检测期间内，与提供给相对电极的交流信号相同的信号施加到存储电容线，因此从相对电极来看，不是寄生电容。因此，这种情况下需要开关18a～18c。

并且，在实施例1中，对各存储电容线分别设置开关18a～18c，但也可去除这些开关，在位于存储电容线8a～8c的信号源一侧的较上游的节点上，例如在图1的显示装置基板10上的标注COM标记的节点上设置少量的开关。

并且，在本实施例1中，使用由ITO形成的透明导电膜12作为阻抗面，假设以电阻体40作为其等价电路的阻抗，但根据施加到阻抗面的交流的频率，考虑到包括电阻、电容、感应器在内的阻抗，也可通过求解该等价电路来导出检测电流值和接触位置的座标关系、或有无接触的计算式并加以利用。

并且，在实施例1中，使用形成为面状的电阻体40作为阻抗面，也可将形成为面状的感应器或形成为面状的电容作为电阻面使用。

并且，在实施例1中，在显示装置基板10和相对基板19之间配置作为显示元件要素的液晶2，假设相对基板19一侧存在显示装置的观察者，检测出相对基板19一侧的手指24，也可假设在显示装置基板10一侧存在显示装置的观察者来构成。图12表示其构成。这种情况下，为了检测显示装置基板10一侧的手指(未图示)，在显示装置基板10的观察者一侧的一面形成透明导电膜81，将其作为位置检测用的导电膜使用。在这种构造下，如上所述，在位置检测期间，通过使信号线、扫描线为高阻抗，可明显减少位置检测用的导电膜的寄生电容。其效果在近些年来随着显示装置基板10的薄型化而越发明显。并且，如图13所示，也可是去除了使信号线、扫描线为高阻抗的单元的构成。并且，如图14所示，也可是将透明导电膜81设置在相对基板19一侧，检测相对基板19一侧的手指24的构成。并且如图15所示，也可是去除了使信号线、扫描线为高阻抗的单元的构成。在图12～15中，以向液晶2的纵向、即与显示装置基板10的板面垂直的方向提供电场而使象素接通断开的方式为例进行了说明，在利用上述IPS方式的液晶模式等、向与显示装置基板水平的方向提供电场而使象素接通断开的方式的液晶模式时，为图16所示的构成即可。如图16所示，在相对基板19的显示装置基板10一侧的面上不形成透明导电膜，在显示装置基板10一侧的面的相反面上形成位置检测用的透明导电膜81。并且如图17所示，也可是去除了使信号线、扫描线为高阻抗的单元的构成。透明导电膜81用于位置检测，并且由于可防止相对基板19的带电而同时具有消除带电引起画质变差的效果。

(实施例2)

参照附图说明本发明的实施例2涉及的显示装置。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。

在实施例1中，向电阻体(图9的40)直接施加交流电压；而在实施例2中，指示体30(例如电子笔)与交流电压源22连接，利用电流检测电路13a、13b检测通过阻抗Z流动的电流i₁、i₂。这种情况下，在位置检测期间内，使显示区域(相当于图1的11)的内部和外部为高阻抗。

根据实施例2，通过使显示区域的内部和外部为高阻抗，电阻体40的寄生电容飞跃性地减小。其结果是，通过寄生电容流入流出的电流飞跃性地变小，在电流检测电路13a、13b中流入流出的电流i₁、i₂增加，信号量增大。其结果是，位置检测信号的S/N飞跃性地提高，可实现接触传感器一体型的显示装置。

(实施例3)

参照附图说明本发明的实施例3涉及的显示装置。图19是表示本发明的实施例3涉及的显示装置的构成的部分截面图。

实施例3涉及的显示装置是利用了微胶囊型电泳元件的电泳型显示装置(EPD)，是黑白EPD主动矩阵显示器。显示装置具有相对基板19、EPD薄膜50、显示装置基板10。

相对基板19例如在聚对苯二甲酸乙二醇酯等透明的塑料基板23的内表面一侧形成由透明导电膜构成的相对电极12。此外，相对基板19也可替代塑料基板23而使用玻璃基板。

EPD薄膜50是膜状的电泳显示装

，由微胶囊51、粘合剂55构成。微胶囊51铺设在EPD膜50内部，大小约40μm。微胶囊51的内部封装由异丙醇(IPA)等构成的溶剂52，并且在溶剂52中分别分散漂浮纳米级大小的、作为氧化钛系白色颜料的白粒子53、作为炭系黑色颜料的黑粒子54。白粒子53具有负(—)的带电极性，黑粒子54具有正(+)的带电极性。粘合剂55由为了与微胶囊51耦合而填充的共聚物构成。

显示装置基板10在玻璃基板71上形成薄膜晶体(TFT70)。TFT70是栅极G比源极S及漏极D配置得靠近玻璃基板71一侧的反交错(stagger)型。TFT70在玻璃基板71上形成栅极G，在栅极G上形成作为栅极绝缘膜的绝缘膜72，在绝缘膜72上形成通道材料73，在通道材料73的两个外侧形成源极S、漏极D，在包括通道材料73、源极S及漏极D的绝缘膜72上形成绝缘膜74，在绝缘膜74上形成象素电极60，象素电极60与源极连接。

在图19中，各TFT70的栅极G与对应的扫描线(未图示)电连接，各TFT70的漏极D与对应的信号线(未图示)电连接。通过向栅极G施加电压，施加到漏极D的正(+)电压经由通道材料73和源极S提供到对应的象素电极60。向象素电极60提供正(+)电压时，对应的微胶囊51中的白粒子53向象素电极60一侧偏移，并且微胶囊51中的黑粒子54相对地向相对电极12偏移。另一方面，向象素电极60提供负(—)电压时，对应的微胶囊51中的黑粒子54向象素电极60一侧偏移，并且微胶囊51中的白粒子53相对地向相对电极12偏移。这样一来，在图19所示的显示装置中，根据向象素电极60提供正(+)电压还是负(—)电压，在相对电极12一侧可进行黑白的图像显示。

在显示装置的角落，在相对基板19和显示装置基板10之间设有导通单元20(例如银膏)，使显示装置基板10的电极61和相对电极12电连接。显示装置基板10的电极61连接单极双投开关21，在该开关21的一个接点中，电流检测电路13和交流电压源22串联连接，在另一个接点中，连接有与相对电极驱动电路相连的COM端子。此外在图19中，其一端与开关21连接，但实际上和图1一样与四角连接。

在实施例3中，和图1一样，用于驱动信号线的信号线驱动电路及用于驱动扫描线的扫描线驱动电路设置在显示区域外部，在扫描线和扫描线驱动电路的信号路径上、及信号线和信号线驱动电路的信号路径上设有开关，用于将电信号从显示区域的外部传送到内部的这些布线设为高阻抗。

并且，实施例3涉及的显示装置也和实施例1一样，关于其驱动，具有以下二个期间：显示驱动期间，向象素写入用于显示的电压；为了检测出手指的位置座标或指示动作的有无，电流检测电路检测电流的位置检测期间。这二个期间被按照时间进行划分。

根据实施例3，EPD具有在写入用于显示的电压后长时间保持该显示的特性，因此和LCD相比，可将较多的时间比例分配给位置检测期间。并且，通过使显示装置基板10变薄、或使象素电路转印到可挠性基板上，可实现具有可挠性且具有接触传感功能的显示装置。

此外，在实施例1～3中，说明了液晶显示装置及电泳型显示装置，当然也可适用于其他方式，例如利用了带电粒子、电致变色材料、电致发光材料(EL材料)、气体、半导体、荧光体的显示装置。

作为本发明的使用例包括：游戏机、移动信息终端、售票机、自动柜员机(ATM)、汽车导航器、飞机或汽车客座上安装的电机/游戏机、工厂自动化(FA)设备、打印机、传真机中使用的显示装置。

Claims

1.一种面显示装置，其含有形成了用于向进行电气光学响应的显示元件要素提供电信号的电极的显示装置基板，其特征在于，

与该面显示装置的显示区域对应的面上具有阻抗面，

还具有检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路，

在该电流检测电路检测电流的期间，用于向该显示元件要素提供电信号的电极中、用于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为高阻抗。

2.根据权利要求1所述的面显示装置，其特征在于，所述面显示装置具有开关，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。

3.根据权利要求2所述的面显示装置，其特征在于，

所述面显示装置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用于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。

4.根据权利要求1所述的面显示装置，其特征在于，

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1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。

5.根据权利要求3或4所述的面显示装置，其特征在于，

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的外部的电容线，

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。

6.根据权利要求5所述的面显示装置，其特征在于，该电容线兼作扫描线。

7.根据权利要求1至6的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，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。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，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、半导体及荧光体中的任意一种。

9.根据权利要求1至7的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，

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。

10.根据权利要求1至9的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，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而检测流入到该阻抗面的电流。

11.根据权利要求10所述的面显示装置，其特征在于，

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。

12.根据权利要求1至9的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，所述面显示装置具有向该阻抗面的任意位置提供电流的指示体。

13.根据权利要求1至12的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，所述面显示装置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。

14.根据权利要求2至13的任意一项所述的面显示装置，其特征在于，该显示装置基板及相对基板的基材使用可挠性材料。

15.根据权利要求1所述的面显示装置，其特征在于，该阻抗面上形成线性化图案。

16.一种面显示装置，其特征在于，

所述面显示装置具有：显示元件要素，进行电气光学响应；

显示装置基板，形成用于向该显示元件要素提供第1电信号的电极；

相对基板，形成用于向该显示元件要素提供第2电信号的阻抗面；

该显示装置基板和该相对基板夹着该显示元件要素相对；

该阻抗面上形成线性化图案。

17.一种面显示装置，其特征在于，

所述面显示装置具有：显示元件要素，进行电气光学响应；

显示装置基板，形成用于向该显示元件要素提供电信号的电极；

相对基板，夹着该显示元件要素配置在与该显示装置基板相对的位置上；

在该显示装置基板的与该相对基板一侧的面相反的面上、或该相对基板的与该显示装置基板一侧的面相反的面上具有阻抗面，

具有检测流入到该阻抗面的电流的电流检测电路。

18.一种电子设备，搭载了权利要求1至17的任意一项所述的面显示装置。