CN101893957B - 显示装置和电子单元 - Google Patents

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Abstract

具有高检测准确度的显示装置包括：显示像素电极；公共电极；显示功能层；显示控制电路，通过对显示像素电极的每一个施加像素电压并对公共电极施加公共驱动电压来执行图像显示控制，该公共驱动电压与图像显示控制的驱动周期同步地反转；触摸检测电极，与公共电极合作以形成电容器；触摸检测电路，基于响应于施加到公共电极的公共驱动电压而从触摸检测电极获得的检测信号，来检测外部邻近对象。触摸检测电路基于在获得检测信号时的图像信号的灰度级，来校正检测信号，并执行检测操作。

Description

显示装置和电子单元
技术领域
本发明涉及包括液晶显示装置等的显示装置，具体涉及被提供有电容型触摸传感器的显示装置和其中提供了这种显示装置的电子单元，该电容型触觉传感器允许通过用户使用他或她的手指等的触摸而输入信息。
背景技术
不使用先前用于信息输入的常规按钮的显示装置近来受到关注。该显示装置以液晶显示装置为例，在该液晶显示装置上直接安装有触摸检测装置，通常称为触摸板。以下，该触摸检测装置称为触摸传感器。在液晶显示装置的显示屏幕上，显示了各种类型的按钮用于常规按钮的备用。鉴于近来朝移动单元的更大显示屏幕的趋势，该技术能够共享显示屏幕和按钮之间的安置空间，从而确实带来了节省空间和减少组件数目的巨大优点。然而，该技术有由于安装了触摸传感器而增加了液晶模块整体上的厚度的问题。特别由于移动单元的使用，触摸传感器需要保护层来防止划伤，从而液晶模块趋向于比以前更厚。这相对于减少移动单元厚度的另一趋势是成问题的。
例如，日本未审查专利申请公开No.2008-9750和美国专利No.6,057,903每个描述了被提供有触摸传感器、即电容型触摸传感器的液晶显示装置元件，且试图减少液晶显示元件的厚度。在电容型触摸传感器中，在液晶显示元件的基底和起偏振片(polarizing plate)之间提供了触摸传感器用导电薄膜。该基底是安置在液晶显示元件的观察侧上的基底，而起偏振片是出于观察目的安置在基底的外表面上的起偏振片。在触摸传感器用导电薄膜和起偏振片的外表面之间，电容型触摸传感器由作为起偏振片的外表面的触摸表面组成。作为另外一个例子，日本未审查专利申请公开No.S56-500230(PCT申请的公布日文翻译)描述了其中触摸传感器被合并到显示装置中的配置。
发明内容
然而，关于具有在上述日本未审查专利申请公开No.2008-9750和美国专利No.6,057,903中被描述的提供了触摸传感器的液晶显示元件存在一种顾虑。即，原则上，由于合并，触摸传感器用导电薄膜必须处于与目标装置相同的电势，且用户必须适当地接地。如此，上述这种液晶显示元件可以毫无问题地合并到其电源来自于例如墙上的插座的固定电视接收机中，但是实际上合并到移动单元中则困难。而且，利用上述技术，必须将触摸传感器用导电薄膜放置得距离用户的手指非常近，且这导致在导电薄膜的安置位置方面施加了限制，例如，不允许触摸传感器用(touch sensor-use)导电薄膜被过深地安置在液晶显示元件内。即设计的灵活性低。而且，通过上述技术，考虑了液晶显示元件的配置，必须与液晶显示元件的显示驱动电路部分分离提供例如触摸传感器驱动部分和坐标检测部分的电路部分。这导致了电路集成到装置中的整体困难。
有鉴于此，除了最初出于施加显示驱动电压而提供的公共电极之外，可以新提供触摸检测电极用于与公共电极一起组成电容器。得到的显示装置为具有新配置的电容型触摸传感器。该技术被看作是一种可能性，因为电容器取决于是否存在任何对象触摸(object touch)而改变，且通过利用由显示控制电路向公共电极施加的显示驱动电压，(也)作为触摸传感器驱动信号，触摸检测电极响应于电容器的任何改变提供检测信号。然后，得到的检测信息被输入到任何预定触摸检测电路，从而能够检测任何对象触摸。该技术确实带来了适合于与其电势通常不稳定的移动单元一起使用的提供了触摸传感器的显示装置。这种得到的提供了触摸传感器的显示装置考虑了显示功能层的类型，具有高的设计灵活性，且具有方便电路集成的有益效果，即在用于显示使用的电路和用于传感器用电路之间在单个电路板上的合并。
然而，使用了包括在上述日本未审查专利申请公开No.2008-9750和美国专利No.6,057,903和日本未审查专利申请公开No.S56-500230中描述的电容型触摸传感器的电容型触摸传感器以及上述新配置中的电容型触摸传感器，还存在一个问题，即由于以像素为基础向显示元件写入像素信号(图像信号)的写入操作，噪声(内部噪声)被添加到检测信号。
为了防止由于图像信号的写入操作而导致的这种噪声引起的任何可能的故障(错误的检测)，在上述美国专利No.6,057,903和日本未审查专利申请公开No.S56-500230中，在触摸传感器和显示元件之间提供了透明导电层(屏蔽层)。该导电层被固定于常数电势，使得可以屏蔽来自显示元件的上述噪声。
然而，该技术由于在检测信号线和屏蔽层之间的大电容器而导致了其他问题，例如导致了来自检测信号线的检测信号的显著衰减，且导致了由于在驱动线中大的电容值增加而引起的功率消耗的大量增加等。
此外，当利用如上述日本未审查专利申请公开No.S56-500230中的显示驱动电路的一部分来产生触摸传感器用检测信号时，如果在显示元件和检测电极之间提供了屏蔽层，那么也不必要地屏蔽了检测信号，由此无法完成检测操作。
此外，使用被提供了上述新配置的电容型触摸传感器的显示装置，如此前所述，显示面板中的写入波形被用于位置检测。因此，考虑了孔径比、制造工艺等方面，难以在有效显示区域中提供屏蔽层用于消除由于图像信号的写入操作而导致的噪声。
如此，先前的电容型触摸传感器难以不使用屏蔽层了来消除由于图像信号的写入操作而导致的任何噪声(内部噪声)，且难以增加对象检测的准确度。
需要被提供有电容型触摸传感器的显示装置和被提供有这种显示装置的电子单元，其中通过该电容型触摸传感器，可以不使用屏蔽层而增加对象检测的准确度。
根据本发明的实施例的显示装置包括：多个显示像素电极；公共电极，被提供以与所述显示像素电极相对；显示功能层，具有图像显示功能；显示控制电路，通过对所述显示像素电极的每一个施加基于图像信号的像素电压，并对所述公共电极施加公共驱动电压，来执行图像显示控制，所述公共驱动电压与图像显示控制的驱动周期同步地反转；触摸检测电极，与公共电极合作以形成电容器；以及触摸检测电路，执行基于响应于施加到所述公共电极的所述公共驱动电压而从所述触摸检测电极获得的检测信号，来检测外部邻近对象的检测操作。所述触摸检测电路基于在获得所述检测信号时的所述图像信号的灰度级，来校正所述检测信号，并执行所述检测操作。
根据本发明的实施例的电子单元包括提供了触摸传感器的显示装置。该显示装置包括：多个显示像素电极；公共电极，被提供以与所述显示像素电极相对；显示功能层，具有图像显示功能；显示控制电路，通过对所述显示像素电极的每一个施加基于图像信号的像素电压，并对所述公共电极施加公共驱动电压，来执行图像显示控制，所述公共驱动电压与图像显示控制的驱动周期同步地反转；触摸检测电极，与公共电极合作以形成电容器；以及触摸检测电路，执行基于响应于施加到所述公共电极的所述公共驱动电压而从所述触摸检测电极获得的检测信号，来检测外部邻近对象的检测操作。所述触摸检测电路基于在获得所述检测信号时的所述图像信号的灰度级，来校正所述检测信号，并执行所述检测操作。
在根据本发明的实施例的显示装置和电子单元中，在原始被提供用于施加公共驱动电压的公共电极和被新提供的触摸检测电极之间形成电容器。该电容器取决于是否存在任何对象触摸而改变。相应地，通过(以共享的方式)利用由显示控制电路施加到公共电极的公共驱动电压也作为触摸传感器驱动信号，触摸检测电极响应于电容器的任何改变而提供检测信号。得到的检测信息然后被输入到触摸检测电路，从而能够检测对象的触摸的位置(例如：诸对象的触摸存在或不存在的因素)。在该配置中，触摸检测电路基于在获得检测信号时的图像信号的灰度级来校正检测信号，并执行检测操作。可以执行检测操作，且减少由于在图像显示控制期间的图像信号的写入操作而被包括在检测信号中的噪声(内部噪声)的影响。
根据本发明的显示装置和电子单元，基于响应于施加到公共电极的公共驱动电压而从触摸检测电极获得的检测信号(基于电容器的变化)，执行检测外部邻近对象的检测操作，且触摸检测电路基于在获得检测信号时的图像信号的灰度级来校正检测信号，并在触摸检测电路中执行检测操作。能够执行该检测操作，且减少内部噪声的影响，而不使用先前已经使用的屏蔽层。因此，可以在不使用屏蔽层的情况下增加在被提供了电容型触摸传感器的显示装置中的对象检测的准确度。
附图说明
图1A和图1B每个是图示根据本发明的实施例的提供了触摸传感器的显示装置的工作原理的图，示出没有手指触摸的其状态。
图2A和图2B每个是图示根据本发明的实施例的提供了触摸传感器的显示装置的工作原理的另一图，示出有手指触摸的其状态。
图3(A)和3(B)是图示根据本发明的实施例的提供了触摸传感器的显示装置的工作原理的另一图，示出触摸传感器驱动信号的波形和检测信号的波形。
图4是本发明的第一实施例的提供了触摸传感器的显示装置的剖面图，示出了显示装置的示意性剖面配置。
图5是图4的显示装置的主要部分、即公共电极和传感器用检测电极的透视图，示出了其示范性配置。
图6是示出图4的显示装置中的示范性像素配置和其中的驱动器的示范性详细配置的方框图。
图7是示出图4的显示装置中的另一示范性像素配置和其中的驱动器的另一示范性详细配置的方框图。
图8是示出图4的显示装置中的检测电路等的示范性配置的电路图。
图9(A)到9(C)是示范性示出如何驱动公共电极用于逐行(line-sequential)操作的示意图。
图10(A)到10(F)是用于图示在显示装置中的检测操作期间由于显示写入操作而导致的噪声(内部噪声)的时序波形图。
图11是用于图示检测信号波形和检测时段之间的关系的时序波形图。
图12是在第一实施例中用于内部噪声消除的示例方法、即技术1的流程图。
图13(A)到13(E)是用于图示图12的技术1的细节的示意图。
图14A和图14B每个是示出关于在信号线写入电压和检测信号电压之间的关系的示范性实验数据的特性图。
图15A和图15B每个是图示图4的显示装置的单位校正区域的平面图。
图16是在第一实施例中用于内部噪声消除的另一示范性方法、即技术2的流程图。
图17(A)到17(D)是用于图示图16的技术2的细节的示意图。
图18(A)至18(G)每个是示出使用第一实施例的内部噪声消除的方法在各个图像信号图案中所观测到的内部噪声消除的示范性效果的图。
图19是在第一实施例的改进的例子中的用于内部噪声计算的示范性方法、即用于校正表生成的方法的流程图。
图20(A)到20(J)是用于图示在垂直消隐(blanking)时段期间的内部噪声计算的方法的时序波形图。
图21(A)到21(J)是用于图示在水平消隐时段期间的内部噪声计算的方法的时序波形图。
图22是本发明的第二实施例的提供了触摸传感器的显示装置的剖面图，示出了显示装置的示意性的剖面配置。
图23A和图23B分别是图22的显示装置中的像素基底的一部分的剖面图和平面图，示出了其详细配置。
图24A和图24B每个是图22的显示装置的主要部分的放大的透视图。
图25A和图25B每个是用于图示图22的显示装置的操作的剖面图。
图26是第二实施例的修改例子的提供了触摸传感器的显示装置的剖面图，示出了显示装置的示意性剖面配置。
图27是本发明的第二实施例的另一修改的例子的提供了触摸传感器的显示装置的剖面图，示出了显示装置的示意性剖面配置。
图28是图示在上述实施例等中的显示装置的应用例子1的外观的透视图。
图29A是应用例子2的透视图，示出从前侧观察到的其外观，图29B是应用例子2的另一透视图，示出从后侧观察到的其外观。
图30是应用例子3的透视图，示出了其外观。
图31是应用例子4的透视图，示出了其外观。
图32A至图32G分别是应用例子5在打开状态下的前视图，其在打开状态下的侧视图，其在闭合状态下的前视图，其在闭合状态下的左视图，其在闭合状态下的右视图，其在闭合状态下的顶部视图和其在闭合状态下的底部视图。
具体实施方式
以下，通过参考附图，详细示出本发明的实施例。以下列顺序给出描述：
触摸检测的基本原理
1.第一实施例(利用在显示期间的图像信号的内部噪声消除的示范方法)
修改的例子(利用消隐时段的内部噪声计算的示范方法)
2.第二实施例(在横向电场模式中作为显示元件的液晶元件的示范使用)
3.应用例子(针对包括提供了触摸传感器的显示装置的电子单元的应用例子)
4.其他修改的例子
[触摸检测的基本原理]
首先，通过参考图1A至图3，描述在根据本发明的实施例的提供了触摸传感器的显示装置中的触摸检测的基本原理。该触摸检测被实施为电容型触摸传感器，其使用如图1A中所示范的一对电极(驱动电极E1和检测电极E2)来配置电容器元件。该对电极被布置彼此相对，且其间夹着电介质(dielectric)D。该配置被图示为如图1B的等效电路。上述组件，即驱动电极E1、检测电极E2和电介质D配置了电容器元件C1。对于电容器元件C1，一端连接到交流电(AC)信号源(驱动信号源)S，另一端通过电阻器R接地，并且该另一端连接到电压检测器(检测电路)DET。来自AC信号源S，当例如大约几kHz到十几kHz(ten-odd kHz)的预定频率的AC矩形波Sg(图3的部分(B))被施加到驱动电极E1、即电容器元件C1的一端，在检测电极E2、即电容器元件C1的另一端P中出现如图3的部分(A)所示的这种输出波形(检测信号Vdet)。注意到，该AC矩形波Sg是对应于稍后描述的公共驱动信号Vcom的。
在没有手指触摸的状态下，如图1B所示，电流I0响应于电容器元件C1被充电/放电的时候而流动。在此，电流I0是根据电容器元件C1的值的水平。在该电流流动期间，在另一端P处的电容器元件C1的电势波形看上去好像例如图3A的波形V0，且该电势波形被电压检测器DET检测。
另一方面，在有手指触摸的状态下，如图2A和图2B所示，由手指形成的电容器元件C2被新串联到电容器元件C1。在该状态下，电流I1和电流I2分别响应于电容器元件C1和C2被充电/放电的时候而流动。在该电流流动期间，在另一端P处的电容器元件C1的电势波形看上去好像例如图3A的波形V1，且该电势波形被电压检测器DET检测。在这种情况下，点P处于由分别流经电容器元件C1和C2的电流I1和电流I2的水平而定义的分压电势(partial potential)。同样地，波形V1具有比没有手指触摸的状态下的波形V0的值小的值。如稍后描述，电压检测器DET将检测的电压与预定阈值电压Vth比较。当检测的电压等于或大于阈值电压时，电压检测器DET确定该状态为没有手指触摸。另一方面，当检测的电压比阈值电压小，电压检测器DET确定该状态为有手指触摸。由此使能触摸检测。
[1.第一实施例]
[显示装置1的示范性配置]
图4示出了本发明的第一实施例中的提供了触摸传感器的显示装置1的主要部分的剖面配置。在该显示装置1中，显示元件是液晶显示元件，而通过以共享的方式使用电极(稍后描述的公共电极43)的一部分和显示用的驱动信号(稍后描述的公共驱动信号Vcom)来配置电容型触摸传感器。此处的电极是原始提供给液晶显示元件的电极。
如图4所示，显示装置1包括：像素基底2、相对基底4和液晶层6。相对基底4与像素基底2相对放置，且液晶层6被插入在像素基底2和相对基底4之间。
像素基底2被提供有作为电路板的TFT(薄膜晶体管)基底21和在TFT基底21上矩阵排列的多个像素电极22。例如，除了用于驱动像素电极22的显示驱动器和TFT(未示出)之外，TFT基底21还由包括源极线和栅极线的布线图案(wiring pattern)组成。源极线(稍后描述的源极线25)是用于提供图像信号给像素电极的那些线，而栅极线(稍后描述的栅极线126)是用于驱动TFT的那些线。TFT基底21也可以由用于稍后描述的触摸检测操作的检测电路(图8)组成。
相对基底4包括玻璃基底41、滤色器(color filter)42和公共电极43。滤色器42被形成于玻璃基底41的一个表面上，而公共电极43被形成在滤色器42上。滤色器42由例如周期排列的红(R)、绿(G)和蓝(B)三个滤色层配置，且一组R、G和B三色与显示像素(像素电极22)的每一个相互关联。公共电极43也被用作传感器用驱动电极，该传感器用驱动电极配置负责触摸检测操作的触摸传感器的一部分，且公共电极43与图1A中的驱动电极E1相对应。
公共电极43通过接触导电柱7与TFT基底21耦接。通过该接触导电柱7，公共电极43被提供有来自TFT基底21的AC矩形波的公共驱动信号Vcom(即公共驱动电压)。该公共驱动电压Vcom原始是用于定义除了向像素电极22施加的像素电压之外的各个像素的显示电压。该公共驱动信号Vcom也被用作触摸传感器驱动信号，且与来自图1B的驱动信号源S的AC矩形波Sg相对应。即，以预定周期为基础，该公共驱动信号Vcom极性反转。
玻璃基底41的反面形成了传感器用检测电极(触摸检测电极)44，且在该传感器用检测电极44上，提供了起偏振片45。该传感器用检测电极44配置了触摸传感器的一部分，且与图1A的检测电极E2相对应。
液晶层6用于取决于电场所处的状态来调节穿过其的光。针对液晶层6，采用的是多种模式、例如TN(扭曲向列，Twisted Nematic)模式、VA(垂直配向，Vertical Alignment)模式和ECB(电控双折射，Electrically ControlledBirefringent)模式的液晶材料。
注意，在液晶层6和像素基底2之间和在液晶层6和相对基底4之间提供了配向膜(alignment film)。像素基底2的下表面一侧被提供有光线入射侧(light-incident-side)起偏振片，但未在附图中示出。
[公共电极43和传感器用检测电极44的示范性详细配置]
图5是被提供给相对基底4的公共电极43和传感器用检测电极44的透视图，示出了其示范性配置。在图5的例子中，公共电极43被划分成多个条纹形状的电极图案，每个电极图案在在附图中横向地延伸。该电极图案被示例为“n”条(其中“n”为大于或等于2的整数)公共电极431至43n。电极图案被顺序地提供了公共电极驱动器43D的公共驱动信号Vcom，然后以稍后描述的时分方式被驱动用于逐行扫描。另一方面，传感器用检测电极44由多个条纹形状的电极图案配置，该条纹形状的电极图案在与公共电极43的电极图案的延伸方向垂直的方向上延伸。传感器用检测电极44的电极图案每个输出检测信号Vdet，且例如，得到的检测信号Vdet被输入到如图6至图8所示的检测电路8。
[示范性像素配置和驱动器的示范性配置]
图6和图7每个是示出显示装置1中的示范性像素配置和其中的多个类型的驱动器的示范性配置。在显示装置1中，在有效显示区域100中，多个像素(显示像素20)被以矩阵排列。这里的像素每个由TFT元件Tr和液晶元件LC组成。
在图6的例子中，显示像素20被分别连接到栅极线126、信号线(源极线)25和公共电极431至43n。在此，栅极线126被连接到栅极驱动器26D，信号线25被连接到未示出的源极驱动器，公共电极431至43n被连接到公共电极驱动器43D。如上所述，公共电极驱动器43D被操作以分别地按顺序提供公共驱动信号Vcom(Vcom(1)到Vcom(n))给公共电极431至43n。该公共电极驱动器43D包括例如，移位寄存器43D1、COM选择部分43D2、电平偏移器(level shifter)43D3和COM缓冲器43D4。
移位寄存器43D1是用于输入脉冲的顺序转移(sequential transfer)的逻辑电路。更具体地，该移位寄存器43D1被提供了转移触发脉冲(transfertrigger pulse)(起始脉冲)，使得响应地开始时钟转移。当在一帧期间多次进行起始脉冲的输入时，时间转移对每个输入而重复。在此，移位寄存器43D1可以被配置成多个转移逻辑电路，用于分别控制多个公共电极431至43n。如果是该配置，则控制电路可以增加尺寸，且因此，得到的转移逻辑电路可以优选地适用于稍后描述的如图7所示的栅极驱动器和公共电极驱动器的共享使用，更优选地，得到的转移逻辑电路可以被单独提供而不考虑公共电极43的数目。
COM选择部分43D2是用于控制是否向有效显示区域100中的显示像素20的每一个输出公共驱动信号Vcom的逻辑电路。即COM选择部分43D2负责根据有效显示区域100中的显示像素20的每一个的位置来控制公共驱动信号Vom的输出。虽然稍后给出详细的示出，但是例如，如果COM选择部分43D2被提供了可用的控制脉冲，则公共驱动信号Vcom的输出位置能够基于水平行或者经过多个水平周期后而任意改变。
电平偏移器43D3是将来自COM选择部分43D2的公共驱动信号Vcom的电势偏移到足够用于控制的电平的电路。
COM缓冲器43D4是用于顺序提供公共驱动信号Vcom(Vcom(1)至Vcom(n))的最后-输出逻辑电路，且包括例如输出缓冲器电路或开关电路。
另一方面，在图7的例子中，显示像素20被分别与栅极线126、公共电极431至43n和信号线(源极线)25连接。在此，栅极线126和公共电极431至43n都被连接到栅极/公共电极驱动器40D，且信号线25被连接到未示出的源极驱动器。栅极/公共电极驱动器40D被操作以通过相应的栅极线126向显示像素20的每一个提供栅极驱动信号，而且分别向公共电极431至43n顺序地提供公共驱动信号Vcom(Vcom(1)至Vcom(n))。该栅极/公共电极驱动器40D包括例如移位寄存器40D1、使能/控制部分40D2、栅极/COM选择部分40D3、电平偏移器40D4和栅极/COM缓冲器40D5。
移位寄存器40D1具有类似于上述描述的移位寄存器43D1的功能，除了其被栅极驱动器和公共电极驱动器共享之外。
使能/控制部分40D2用于通过使用移位寄存器40D1转移的时钟脉冲捕获使能脉冲，来产生用来控制栅极线126的脉冲。
栅极/COM选择部分40D3是控制是否向有效显示区域100中的显示像素20的每一个输出公共驱动信号Vcom和栅极信号VG的逻辑电路。即，栅极/COM选择部分40D3负责根据例如有效显示区域100中的显示像素20的每一个的位置，来控制公共驱动信号Vcom的输出和栅极信号VG的输出。
电平偏移器40D4是将来自栅极/COM选择部分40D3的公共驱动信号Vcom的电势和栅极信号VG的电势偏移到足够用于控制的电平的电路。
栅极/COM缓冲器40D5是用于顺序提供公共驱动信号Vcom(Vcom(1)至Vcom(n))和栅极信号VG(VG(1)至VG(n))的最后-输出逻辑电路，且包括例如输出缓冲器电路或开关电路。
注意，在图7的例子中，显示装置1被提供有除了上述描述的组件外的T/G·DC/DC转换器20D。该T/G·DC/DC转换器20D用作T/G(定时发生器)和DC/DC(直流/直流)转换器。
[包括驱动信号源S和检测电路8的示范性电路配置]
图8示出了包括图1B的驱动信号源S和用于触摸检测操作的检测电路8，以及用作定时发生器的定时控制部分9的示范性电路配置。在该图中，电容器元件C11至C1n是与公共电极431至43n和传感器用检测电极44之间形成的图5的(静电)电容器元件相对应的电容器元件。
驱动信号源S被提供给电容器元件C11至c1n的每一个。该驱动信号源S每个包括SW控制部分11、两个开关元件12和15、两个反相器电路(逻辑“非”)131和132、和运算放大器14。SW控制部分11用于控制开关元件12的接通/断开状态，从而控制电源+V和反相器电路131和132之间的连接。反相器电路131的输入端连接到开关元件12的一端、即与电源+V相对的端，且连接到反相器电路132的输出端。反相器电路131的输出端被连接到反相器电路132的输入端，且连接到运算放大器14的输入端。通过该配置，该反相器电路131和132每个用作输出预定脉冲信号的振荡器电路(oscillator circuit)。运算放大器14被连接到两个电源，即+V和-V。开关元件15根据来自定时控制部分9的定时控制信号CTL1而被控制为接通/断开状态。更具体地，该开关元件15建立电容器元件C11至C1n的每个的一端侧(公共电极431至43n的每一个侧)到运算放大器14的输出端侧(公共驱动信号Vcom的电源侧)的连接，或者建立其接地连接。如此，驱动信号源S向各个电容器元件C11至C1n提供公共驱动信号Vcom。
检测电路8(电压检测器DET)包括放大器部分81、A/D(模拟/数字)转换器部分83、信号处理部分84、帧存储器86、坐标提取部分85和上述描述的电阻器R。在该检测电路8中，输入端Tin被连接到所有电容器元件C11至C16的剩余端侧，即传感器用检测电极44侧。
放大器部分81被提供用于放大来自输入端Tin的检测信号Vdet，且包括信号放大用的运算放大器811、两个电阻器812R和813R和两个电容器812C和813C。在运算放大器811中，正输入端(+)被连接到输入端Tin，输出端被连接到稍后描述的A/D转换器部分83的输入端。电阻器812R和电容器812C一端都被连接到运算放大器811的输出端，另一端都被连接到运算放大器811的负输入端(-)。电阻器813R一端被连接到电阻器812R和电容器812C的该另一端，电阻器813R另一端通过电容器813R接地。通过该配置，电阻器812R和电容812C每个用作截止高频通过低频并通过低频的低通滤波器(LPF)，而电阻器813R和电容器813C每个用作通过高频的高通滤波器(HPF)。
电阻器R被布置在正输入端(+)侧上的运算放大器811的连接点P和地之间。电阻R被提供用于传感器用检测电极44不处于浮动状态而是保持稳定。因此，在检测电路8中，使检测信号Vdet的值免于波动和改变。还有能够通过该电阻器R释放静电到地的优点。
A/D转换器部分83是用于利用放大器部分81的放大将模拟检测信号Vdet转换为数字，且包括未示出的比较器。该比较器用于比较输入的检测信号和预定阈值电压Vth(参考图3的部分(A)和部分(B))。注意，对于如此的A/D转换器部分83中的A/D转换，采样定时受控于来自定时控制部分9的定时控制信号CTL2。
向由A/D转换器部分83提供的得到的数字检测信号，信号处理部分84施加预定信号处理，例如噪声的数字消除，或将频率信息转化为位置信息。虽然细节稍后描述，但是信号处理部分84被如此配置以便执行预定计算，用于消除(减少)由图像信号的写入操作引起的噪声(内部噪声)的任何影响。与存储稍后描述的校正表等的帧存储器86一起执行该计算。
坐标提取部分85用于找到检测结果，即用户触摸的有或无，如果有，找到位置的坐标，并从输出端Tout输出结果。针对该操作，坐标提取部分85使用检测信号、即来自信号处理部分84的通过上述内部噪声的消除而完成的检测信号作为基础。
该检测电路8可以被安装在FPC(柔性印刷电路)上作为外围IC(集成电路)，或者被安装在基底上。或者，检测电路8可以被形成在相对基底4附近的区域中，即在非显示区域或框(frame)压域中，或在像素基底2附近的区域中。在此，从通过电路的集成来简化的观点看，认为在像素基底2上形成检测电路8更优选，即通过在像素基底2上原始形成的显示控制用的各个电路来实现集成。针对该配置，像素基底2上的检测电路8可以使用类似于接触导电柱7的接触导电柱(未示出的)来连接到传感器用检测电极44的电极图案，且可以从传感器用检测电极44提供检测信号Vdet到检测电路8。
[显示装置1的优点和效果]
接下来描述第一实施例的显示装置1的优点和效果。
[1.基本操作]
在显示装置1中，像素基底2的显示驱动器，例如公共电极驱动器43D向公共电极43的电极图案(公共电极431至43n)逐行提供公共驱动信号Vcom。显示驱动器还通过源极线25向像素电极22的每一个提供像素信号(图像信号)，且与其同步地通过栅极线126逐行控制像素电极的TFT(TFT元件Tr)的开关。因此，基于显示像素向液晶层6施加电场，使得该层被调制为液晶状态(liquid crystalline state)。此处的电场在垂直方向上、即在垂直于基底的方向上由公共驱动信号Vcom和图像信号定义。以此方式，由所谓的反相驱动(inversion driving)完成显示。
另一方面，在相对基底4侧，电容器元件C1(电容器元件c11至C1n)被形成于公共电极43的电极图案和传感器用电极44的电极图案之间的各个交叉部分。此处，如图5的箭头、即扫描方向的箭头所示，如果以时分方式向公共电极43的电极图案按顺序施加公共驱动信号Vcom，发生以下情况。即，通过该信号的施加，被形成于公共电极43的电极图案和传感器用电极44的电极图案之间的交叉部分的一行电容器元件C11至C1n被充电/放电。结果，传感器用电极44的电极图案每个输出大小与电容器元件C1的值相对应的检测信号Vdet。当用户的手指不正接触相对基底4的表面时，检测信号Vdet大小几乎是常数。当利用公共驱动信号Vcom的扫描继续时，作为充电/放电的目标的该行电容器元件C1被逐行移动。
在此，针对如图9的部分(A)至部分(C)被示范性示出的如此的公共电极43的电极图案的逐行驱动，公共电极43的一组(即，一块)电极图案优选地经过逐行驱动。更具体地，作为一组电极图案的驱动线L包括位置-检测驱动线L1和显示驱动线L2。位置-检测驱动线L是包括多行电极图案的，而显示驱动线L2是包括少数行(该例子中为一行)电极图案的。该配置优势地减少由与公共电极43的电极图案的形状相对应的行、点等引起的对图案质量的任何可能的恶化。
当用户的手指触摸到相对基底4的表面上的任何位置时，原始形成到触摸的部分的任何电容器元件C1通过手指被添加了电容器元件C2。结果，在扫描该触摸的部分时，即，当与触摸的部分相对应的公共电极43的任何电极图案被施加了公共驱动信号Vcom时，检测信号Vdet的值比用于相对基底4的表面上的剩余部分的检测信号Vdet小。于是，检测电路8(图8)将该检测信号Vdet与阈值电压Vth比较，且当确定检测信号Vdet小于阈值电压Vth，检测电路8确定该部分为触摸的部分。通过公共驱动信号Vcom的施加定时和小于阈值电压Vth的检测信号Vdet的检测定时来识别触摸的部分。
如此，在本实施例的提供了触摸传感器的显示装置1中，原始提供给液晶显示元件的公共电极43也被用作为触摸传感器用的一对电极之一，该一对电极即驱动电极和检测电极的一对。而且在本实施例的显示装置1中，作为显示驱动信号的公共驱动信号Vcom也被用作触摸-传感器驱动信号。使用该配置，得到的电容型触摸传感器仅需要新包括传感器用检测电极44，而不需要新提供触摸传感器驱动信号。这样该配置被有利地简化了。
而且，在先前的提供了触摸传感器的显示装置(日本未审查专利申请公开No.2008-9750)中，以高准确度测量流到传感器的电流，且通过模拟计算使用得到的测量值作为基础来找到触摸的部分。另一方面，在第一实施例的显示装置1中，仅需要数字地检测有或没有用户触摸的在电流中的任何有关变化(电势的变化)，使得可以通过简单配置的检测电路增加检测准确度。而且在本发明的显示装置1中，在原始被提供用于施加公共驱动信号Vcom的公共电极43和新近提供的传感器用检测电极44之间形成电容器，且通过由用户手指触摸引起的电容器的任何变化，执行触摸检测。得到的显示装置还能够适用于其中用户的电势常常不稳定的移动单元使用。
此外，在本实施例的显示装置1中，传感器用检测电极44被划分成了多个电极图案，这样划分的电极图案以时分方式单独驱动，由此还使能触摸的部分的检测。
[2.发明的特征的优点；使用噪声消除处理的检测操作]
接下来，通过参考图10至图18G，详细描述关于使用噪声消除处理的检测操作，使用噪声消除处理的检测操作是本发明的特征之一。
首先，如图10的部分(A)所示，当在如图10的部分(B)和部分(C)的那样的图像显示控制期间、公共驱动信号Vcom同步于驱动周期(1H时段)而极性反转时，检测信号Vdet的检测波形看上去像图10的部分(D)和部分(F)的检测波形那样。即，同步于这种极性反转而发生极性反转，同样地，在如此的极性反转之后，由于流向上述电阻器R的漏电流，信号值逐渐衰减。
例如，在诸如如图10的部分(B)和部分(C)所示的白色的写入和黑色的写入的像素信号(图像信号)写入期间，检测信号Vdet的检测波形包括来源于如图10的部分(E)和部分(F)所示的写入的噪声。为了具体，1H时段包括没有施加图像信号的非写入时段ΔtA和有施加图像信号的写入时段ΔtB。在写入时段ΔtB中，检测波形示出了根据图像信号的灰度级的波动。根据该时间点、即在极性反转之后的图像信号的灰度级，检测信号Vdet的检测波形包括在极性反转之后的图像信号引起的噪声(内部噪声)，如图10的部分(E)和部分(F)的箭头所示的。具体地，该检测波形包括在黑色写入期间与公共驱动信号Vcom同相且在白色写入期间与其反相的这种极性反转后的噪声。如此，在写入时段ΔtB中，内部噪声根据图像信号的灰度级而改变检测信号Vdet的检测波形，由此导致难以区分通过有或没有对象的触摸(例如外部附近的对象)引起的在检测波形(图3的部分(A)和部分(B))中的不同变化。
例如，如图11所示，在公共驱动信号Vcom的极性反转之后紧接下来的非写入时段ΔtA中，同写入时段ΔtB比较，由对象触摸引起的电压的量的变化非常大。因此，例如，考虑了任何对象触摸的检测的高灵敏度，优选地在针对极性被反转的图像信号开始写入操作之前的时刻，即在非写入时段ΔtA执行极性反转之后的检测操作。
有鉴于此，在第一实施例中，如在图12至图17中示范性所示，在检测电路8中的元件、即信号处理部分84、帧存储器86和坐标提取部分85中执行具有内部噪声消除的该对象检测。具体地，在信号处理部分84和帧存储器86中，根据在获取检测信号Vdet时的图像信号的灰度级来校正检测信号Vdet。更具体地，使用噪声数据(即参考噪声数据；参考稍后描述的图14A和图14B)和图像信号来校正检测信号Vdet。在噪声数据中，图像信号的灰度级与包括由图像信号的写入操作引起的噪声(内部噪声)的检测信号的值相关。在坐标提取部分85中，在这种内部噪声消除(减少)之后的检测信号被用于执行检测操作。同样地，稍后描述，可以执行检测操作，同时消除(减少)由于在图像显示控制期间的图像信号的写入操作而导致在检测信号Vdet中产生的噪声(内部噪声)的任何可能的影响。注意，对于该内部噪声的消除，存在例如稍后描述的技术1和技术2。
[2-1.技术1]
图12是用于内部噪声消除的示范性方法、即技术1的流程图。利用技术1，使用被存储在帧存储器86中的预定校正表(稍后描述)来校正检测信号Vdet。
首先，信号处理部分84和帧存储器86在获取检测信号Vdet时获取如图13的部分(A)所示的这种图像信号(步骤S11)。下面，所描述的是利用图13的部分(A)中的图像信号的黑白锯齿形图案的示范性情况。
接下来，信号处理部分84使用在步骤S11获取的图像信号和与上述噪声数据相对应的实验数据来执行预定计算(步骤S12)。该实验数据是通过预定实验提前准备好的实验数据，例如图14A和图14B的数据。即，在噪声数据中，信号线25的写入电压(图像信号的灰度级)与检测信号Vdet的值相关，其中，该检测信号Vdet包括由在图像显示控制期间按灰度级的图像信号的写入操作引起的内部噪声。使用由实验数据配置的噪声数据的原因是需要通过内部噪声的量化实验来估计内部噪声的量，因为触摸传感器包括各种类型的电容器组件。如图14A和图14B的实验数据，当检测信号Vdet的振幅与公共驱动信号Vcom的振幅反相时，如果检测信号Vdet包括任何内部噪声，其振幅变得更小。另一方面，当这种振幅在大量的图像中同相时，检测信号Vdet的振幅变得更大。即，利用图14A和图14B的实验数据，信号线25的写入电压用包括内部噪声的检测信号Vdet的值建立简单的线性公式。如此，使用获得的图像信号的灰度级作为基础，可以容易地得到包括内部噪声的检测信号Vdet的值。
接下来，使用在步骤S12中获得的用于包括实验数据中的内部噪声的检测信号Vdet的值，信号处理部分84和帧存储器86根据图像信号的灰度级准备在上述校正表中的检测信号的值(步骤S13)。具体地，如图13的部分(B)所示，基于包括多个图像像素20的预定像素区域，准备了存储用于对包括实验数据中的内部噪声的检测信号Vdet检测的值的校正表。此处，预定像素区域例如是图15A和图15B中的单位校正区域200。该单位校正区域200分别包括位于水平线方向上的长度(中心间距Pa)的中心的传感器检测电极44的电极图案。此外，公共电极43的电极图案的每一个的宽度(驱动线宽度(位置-检测驱动线L1的宽度)Wb)被设置为在垂直线方向上的单位校正区域200的长度。即，在该单位校正区域200中，水平线的方向上的长度是传感器间距Pa，而在垂直线的方向上的长度是驱动线宽度Wb。校正表对于各个单位校正区域200，基于被用于单位校正区域200中的所有显示像素20的图像信号的平均灰度级，存储包括内部噪声的检测信号Vdet的值。注意，在图15A的例子中，显示IC 91D与触摸-传感器IC 92D分开提供，且这些IC通过FPC90的布线图案互相耦接。另一方面，在图15B的例子中，所提供的是显示/触摸传感器IC 93D，其中显示IC和触摸传感器IC被集成在一个芯片上。此处，在获得检测信号Vdet时的上述图像信号间接地通过FPC 90从显示IC提供到触摸-传感器IC(图15A)，或者直接由IC内的布线图案提供(图15B)。
接下来，信号处理部分84和帧存储器86获得如图13的部分(C)所示的该检测信号Vdet，即由传感器用检测电极44检测到的检测信号Vdet(步骤S14)。
接下来，使用步骤S13中准备的校正表，信号处理部分84和帧存储器86校正步骤S14中获得的检测信号Vdet，因此产生校正信号(步骤S15)。更具体地，如图13的部分(D)示范性地所示，针对上述单位校正区域200的每一个，信号处理部分84和帧存储器86执行两个信号值的相减或相除(本例为相除)，该两个信号值即包括在校正表中的内部噪声的检测信号Vdet的值和获得的检测信号Vdet的值。这相应地校正了获得的检测信号Vdet，使得产生了校正信号。此时，信号处理部分84和帧存储器86优选地利用水平线方向上的所有单位校正区域200中的校正结果，而且针对在水平线上的每个单位校正区域200重新校正获得的检测信号Vdet。如稍后所描述的(图18A至图18G)，这有利地更加减少了被包括在检测信号Vdet中的内部噪声的影响，使得检测准确度能够被增加到更高的程度。
接下来，信号处理器84和帧存储器86对步骤S15中产生的校正信号执行阈值计算(二进制化)，因此产生如图13的部分(E)的二进制数据(步骤S16)。
然后，坐标提取部分85通过如此的内部噪声的消除(减少)，对检测信号(二进制数据)执行标记处理(labeling process)(步骤S17)，然后通过提取位置坐标来执行检测操作(步骤18)。图12中的技术1中的检测操作结束。
利用如此的技术1，使用被存储在帧存储器86中的预定校正表来校正检测信号Vdet。这使能消除(减少)了由于在图像显示控制期间图像信号的写入操作而在检测信号Vdet中产生噪声(内部噪声)的任何影响的检测操作。
[2-2.技术2]
图16是用于内部噪声消除的另一示范性方法、即技术2的流程图。利用该技术2，不同于上述的技术1，不使用上述的校正表来校正检测信号Vdet。即，通过下面在检测期间的图像信号和检测信号Vdet之间的预定计算，不使用这种校正表直接校正检测信号Vdet。
首先，类似于技术1中的步骤S11，信号处理部分84获得如图17的部分(A)的图像信号，即在获得检测信号Vdet时的图像信号(步骤S21)。而且在这个例子中，所描述的是利用图17的部分(A)中的图像信号的黑白锯齿形图案的示范性情况。
接下来，类似于技术1中的步骤S14，信号处理部分84获得由传感器用检测电极44检测的如图17的部分(B)的该检测信号Vdet(步骤22)。
接下来，信号处理部分84使用步骤S21中获得的图像信号和包括如图14A和图14B所示的所述实验数据中的内部噪声的检测信号Vdet的值，来校正在步骤S22中获得的检测信号Vdet(步骤S23)。具体地，为了如图17的部分(C)的如此的检测信号Vdet的校正，通过使用与图像信号的灰度级相对应的包括内部噪声的检测信号Vdet的值，对单位校正区域200的每一个，规格化获得的检测信号Vdet的值。在该校正之后，产生用于检测信号Vdet的校正信号。此时，类似于技术1，信号处理部分84优选地利用水平线方向上的所有单位校正区域200的校正结果，且重新校正在水平线中的每个单位校正区域200的获得的检测信号Vdet。
接下来，信号处理器84对步骤S24中产生的校正信号执行阈值计算(二进制化)，因此产生如图17的部分(D)的二进制数据(步骤S24)。
然后，坐标提取部分85对内部噪声消除(减少)之后的检测信号(二进制数据)执行标记处理(步骤S25)，然后通过提取位置坐标来执行检测操作(步骤26)。用图16的技术2的检测操作结束。
如此，利用技术2，通过在检测期间的图像信号和检测信号Vdet之间的预定计算，不使用校正表，直接校正检测信号Vdet。这产生除了使用技术1获得的优点之外的不需要包括校正表的优点。
在上述第一实施例中，基于由触摸检测电极响应于电容器中的任何变化而获得的检测信号Vdet，检测对象触摸的位置。而且，检测电路8如此配置以通过基于在获得检测信号Vdet时的图像信号的灰度级来校正检测信号Vdet，来执行检测操作。通过该配置，不再需要使用屏蔽层，且能够执行检测操作且减少(消除)内部噪声的影响。如此，在被提供了得到的电容型触摸传感器的显示装置中，不使用屏蔽层，也能够增加对象检测的准确度。
图18G示出了利用本实施例的内部噪声消除的方法在多个示范性图像信号图案(图18A至图18F)中的内部噪声消除的示范性效果。在图18G中，术语“单位区域校正”表示对单位校正区域200的每一个执行的校正的结果。术语“水平区域校正”表示利用在水平线上的所有单位校正区域200中的校正结果来对在水平线上的单位校正区域200的每一个执行的校正的结果。在图18G中，“×”表示其中由于检测信号Vdet中的大量内部噪声而没有完成位置检测的情况。而且在图18G中，“△”表示其中即使在检测信号Vdet中有少量内部噪声也可以完成位置检测的情况，以及“○”表示其中能够完成位置检测而没有任何内部噪声问题的情况。如图18G中的检测结果表明，在“无校正”的行中，图18A的图像信号图案示出“○”，而剩余的图像信号图案都示为“×”。在“单位区域校正”的行中，图18E和图18F的图像信号图案两者示出“△”，而余下的A至D的图像信号图案都示为“○”。该结果表明随着内部噪声的减少，位置检测的准确度增加。此外，在“水平区域校正”的行中，图18A至18F的所有图像信号图案都示为“○”，包括图18E和图18F。如此，当执行“水平区域校正”时，内部噪声能够被减少得比当执行“单位区域校正”时的内部噪声还低，且位置检测的准确度增加得甚至更高。
[第一实施例的修改的例子]
在上述第一实施例中所描述的是上述噪声数据是通过预定实验提前准备好的实验数据的例子，下面的修改的例子也是种可能。在下面的修改的例子中，基于通过供应预定检测图案信号而来自传感器用检测电极44的内部噪声检测信号，来产生噪声数据。该检测图案信号是在稍后描述的消隐时段中从显示控制电路(未示出的源极驱动器)获得的检测图案信号。
具体地，在本修改的例子中，在检测电路8中的元件中，即在信号处理部分84、帧存储器86和坐标提取部分85中，根据图像信号的灰度级计算内部噪声量，如图19至图21示范性所示。更具体地，在信号处理部分84和帧存储器86中，在消隐时段从传感器用检测电极44获得内部噪声检测信号。该消隐时段在各个有效显示时段T1之间，且是垂直(V)消隐时段Tvb或者水平(H)消隐时段Thb。如稍后描述，通过由未示出的源极驱动器供应预定检测图案信号(稍后描述的按预定灰度级的图像信号)，从传感器用检测电极44获得该内部噪声检测信号。
图19是在本修改的例子中的用于内部噪声计算的示范性方法的流程图。图20和图21每个是示出了用于在垂直(V)消隐时段或在水平(H)消隐时段中的内部噪声计算的示范性方法的定时波形图。在图20和图21中，(A)表示水平同步信号Hsync，(B)表示水平同步信号Hsync，(C)表示图像信号数据，(D)表示公共驱动信号Vcom。而且在图20和图21中，(E)、(G)和(I)每个表示在V消隐时段或在H消隐时段中用于供应给信号线(源极线)25的检测图案信号，即，“Sig DC”表示处于固定电势的DC信号，“SigBlack”表示黑色写入信号，而“Sig White”表示白色写入信号。而且在图20和图21中，(F)、(H)和(I)分别表示作为供应“Sig DC”、“Sig Black”和“Sig White”的结果的检测信号Vdet(噪声检测信号)。
首先，信号处理部分84和帧存储器86获得预定参考数据(图19的S31)。例如，该参考数据关于利用当使用处于固定电势的DC信号、即“Sig DC”时的条件而获得的检测信号Vdet。此处的该条件包括不存在触摸或存在附近的非检测对象，以及不存在由外部环境引起的外部噪声。
接下来，信号处理部分84和帧存储器86在消隐时段、即V消隐时段Tvb或者H消隐时段Thb中，获得来自传感器用检测电极44的内部噪声检测信号(步骤S32)。更具体地，在该例子中，在多个消隐时段中，从多个各检测图案信号、即固定电势的信号和变化的灰度级的图像信号获得内部噪声检测信号(步骤S321至步骤S324)。
更具体地，首先在消隐时段中，当固定电势的DC信号“Sig DC”被施加到源极线25时，因为信号线在电势上不改变，此为内部噪声的主要原因，因此，能够消除内部噪声的影响。因此，从传感器用检测电极44获得的得到的检测波形(“信号A”)能够免于内部噪声的影响(步骤S321和S324，图20和图21中的(E)和(F))。
另一方面，当在消隐时段对源极线25施加了黑色写入信号(黑色图像信号)“Sig Black”时，除了未受在源极线25上的影响的检测信号Vdet的波形之外，还能够获得与该黑色图像信号的显示相对应的内部噪声量。即，从传感器用检测电极44所提供的是与该灰度级相对应的内部噪声检测信号的检测波形(“信号B”)(步骤S322和S324，图20和图21中的(G)和(H))。
类似地，当在消隐时段中对源极线25施加白色写入信号(白色图像信号)“Sig White”，除了未受在源极线25上的影响的检测信号Vdet的波形之外，还能够获得与该白色图像信号的显示相对应的内部噪声量。即，从传感器用检测电极44所提供的是与该灰度级相对应的内部噪声检测信号的检测波形(“信号C”)(步骤S323和S324，图20和图21中的(I)和(J))。
如此，在步骤S32中，能够识别内部噪声检测信号的波形，即没有内部噪声影响的波形“信号A”、在黑色显示期间具有内部噪声的波形“信号B”和在白色显示期间具有内部噪声的波形“信号C”。得到的识别的波形能够被用于下面的计算中。
接下来，信号处理部分84和帧存储器86基于在步骤S32中获得的检测波形、即在本例子中的“信号A”至“信号C”，执行预定计算(差计算)(步骤S33)，由此计算内部噪声量(步骤S34)。图19的内部噪声计算的处理结束。
如此，在本修改的例子中，基于通过在消隐时段中从显示控制电路供应预定检测图案而从传感器用检测电极44获得的内部噪声信号，建立噪声数据。因此，与上述第一实施例对比，能够更适当地(在更好的时刻)获得内部噪声的所获得的量。
[2.第二实施例]
下面描述的是本发明的第二实施例。不同于第一实施例，在第二实施例中，显示元件被示例为在横向电场模式(lateral electric field mode)中的液晶元件。
[显示装置1B的示范性配置]
图22是示出本实施例的提供了触摸传感器的显示装置1B的主要部分的剖面配置的图。图23A和图23B每个示出在该显示装置1B中的像素基底(稍后描述的像素基底2B)的详细配置。更具体地，图23A示出显示装置1B的剖面配置，图23B以平面图方式示出了该配置。图24A和图24B每个是显示装置1B的透视图，示出了其配置。注意，在这些附图中，如同在上述第一实施例中的图4等中相同的任何元件被提供了相同的附图标记，且如果适当则不再末尾。
在本实施例中的显示装置1B包括像素基底2B、相对基底4B和液晶层6。该相对基底4B与像素基底2B相对地布置，且液晶层6被插入到像素基底2B和相对基底4B之间。
像素基底2B被提供有：TFT基底21、安置在TFT基底21上的公共电极43和通过绝缘层23在列电极43上以矩阵排列的多个像素电极22。TFT基底21由除了用于驱动像素电极22的显示驱动器和TFT(未示出)之外的包括信号线(源极线)25和栅极线126的布线图案形成(图23A和23B)。源极线是用于向像素电极供应图像信号的源极线，而栅极线是用于驱动TFT的栅极线。TFT基底21也由用于触摸检测操作的检测电路8(图8)组成。公共电极43也用作配置负责触摸检测操作的触摸传感器的一部分的传感器用驱动电极，且与图1A的驱动电极E1相对应。
相对基底4B由玻璃基底41和在玻璃基底41的一面上形成的滤色器42配置。玻璃基底41的另一面由传感器用检测电极44组成，且在传感器用检测电极44上，提供起偏振片45。该传感器用检测电极44配置触摸传感器的一部分，且与图1A的检测电极E2相对应。如图5所示，传感器用检测电极44被划分成多个电极图案。传感器用检测电极44可以通过薄膜处理直接被提供到相对基底4B上，或者可以被间接提供。如果是该情况，触摸检测电极44可以被形成在未示出的薄膜基底上，且与触摸检测电极44一起形成在其上的得到的薄膜基底可以被附接在相对基底4B的表面上。该得到的薄膜基底可以不仅被附接在玻璃和起偏振片之间，也可以被附接在起偏振片的上表面，或者可以在配置起偏振片的薄膜中生成。
公共电极43被提供了来自TFT基底21的AC矩形波的公共驱动信号Vcom。该公共驱动信号Vcom原始用于定义除了施加到像素电极22的像素电压之外的各个像素的显示电压。该公共驱动信号Vcom也被用作触摸传感器驱动信号，且与来自图1B的驱动信号源S的AC矩形波Sg相对应。
液晶层6用于取决于电场所处哪个状态来调节穿过其的光。对于液晶层6，所使用的是处于横向电场模式中的液晶材料，该横向电场模式例如FFS(边缘电场开关，Fringe Field Switching)模式和IPS(平板内开关，In-PlaneSwitching)模式的。
像素基底2B上的公共电极43和相对基底4B上的传感器用检测电极44分别具有类似于图5中的配置。这些电极每个被配置成多个电极图案，且公共电极43的电极图案被延伸以与传感器用检测电极44的电极图案相交叉。
通过参考图24A和24B，提供了更详细的描述。在本例子中的FFS模式的液晶元件中，在像素基底2B上形成的公共电极43在其上被提供了经由绝缘层23的像素电极22。像素电极22是造型如梳齿的像素电极，且如此形成配向模26以覆盖像素电极22。在相对基底4B的一侧上提供的配向膜(alignment film)26和另一配向膜46之间，夹入液晶层6。两个起偏振片24和45被布置在正交棱镜(crossed nicol)中。两个配向膜24和46的摩擦方向(rubbing direction)与起偏振片24或25的任一的透光轴(light-transmission axis)相同。图24A和图24B中所示范的是其中摩擦方向与在光出口(light-exit)侧的起偏振片45的透光轴相同的情况。而且在本例子中，两个配向膜26和46的摩擦方向和起偏振片45的透光轴的方向都被设置为在用于定义液晶分子旋转的方向的范围内、与像素电极22的延伸方向(梳齿的纵向方向)几乎平行。
[显示装置1B的优点和效果]
下面描述的是第二实施例的显示装置1B的优点和效果。
通过参考24A至25B，首先描述的是FFS模式液晶元件的显示操作的原理。图25A和25B每个是示出液晶元件的主要部分的放大的剖面视图。具体地，图25A示出了当没有施加电场时的液晶元件的状态；图25B示出了当施加了电场时的液晶元件的状态。
在未施加电压到公共电极43和像素电极22之间的情况中(图24A和图25A)，配置液晶层6的液晶分子61的每个的轴与光入射侧的起偏振片24的透光轴垂直，且与光出口侧的起偏振片45的透光轴平行。通过该配置，穿过光入射侧的起偏振片24的入射光“h”到达光出口侧的起偏振片45，而没有引起液晶层6中的相位差异，而且在此被吸收以便显示呈黑色。另一方面，通过在公共电极43和像素电极22之间施加电压(图24B和图25B)，由像素电极之间产生的横向电场E旋转液晶分子61的配向方向以便相对于像素电极22的延伸方向而倾斜。此时，在白色显示期间的电场强度被优化使得在厚度方向上在液晶层6中心的液晶分子61旋转大约45度。结果，穿过光入射侧的起偏振片24的入射光“h”当穿过液晶层6时引起相位差异，因此被线性偏振(linearly polarized)了90度旋转。得到的光线穿过光出口侧起偏振片45，使得得到的显示将呈白色。
接下来所描述的是显示装置1B中的显示控制操作和触摸检测操作。这些操作类似于上述描述的第一实施例中的操作，如果适当则不再描述。
像素基底2B的显示驱动器(未示出)向公共电极43的电极图案逐行供应公共驱动信号Vcom。显示驱动器还通过源极线25向像素电极22供应图像信号，并与之同步地，通过栅极线126，逐行控制像素电极的TFT的开关。结果，对每个像素，向液晶层6施加电场，使得根据液晶状态而调节该层。此处的电场在横向上、即与基底平行的方向上由公共驱动信号Vcom和图像信号定义。以此方式，以所谓的反相驱动来完成显示。
另一方面，在相对基底4B侧，以定时的方式顺序地向公共电极43的电极图案施加公共驱动信号Vcom。通过该信号的施加，被形成到公共电极43的施加了信号的电极图案和传感器用检测电极44的电极图案之间的交叉部分的一行电容器元件C(C11至C1n)被充电/放电。结果，传感器用检测电极44的电极图案每个输出大小与电容器元件C1的值相对应的检测信号Vdet。当用户的手指没有触摸相对基底4B的表面时，检测信号Vdet在大小上几乎为常数。当用户的手指触摸到相对基底4B的表面上的某个地方时，原始形成到触摸的部分的任何电容器元件C1通过手指被添加了电容器元件C2。结果，当扫描触摸的部分时，检测信号Vdet的值变得比相对基底4B的表面上的剩余部分的检测信号Vdet的值小。于是，检测电路8(图8)将该检测信号Vdet与阈值电压Vth对比，且当确定检测信号Vdet小于阈值电压Vth时，检测电路8确定该部分为触摸的部分。通过公共驱动信号Vcom的施加定时和小于阈值电压Vth的检测信号Vdet的检测定时来识别触摸的部分。
如此，在第二实施例中，类似与上述第一实施例，原始提供给液晶显示元件的公共电极43也用作触摸传感器用的一对电极之一，该触摸传感器用的一对电极即驱动电极和检测电极的一对。而且在本实施例的显示装置1B中，作为显示驱动信号的公共驱动信号Vcom也用作触摸传感器驱动信号以便配置电容型触摸传感器。通过该配置，得到的电容型触摸传感器仅需要新包括传感器用检测电极44，而不需要新提供触摸传感器驱动信号。该配置由此有利地简化了。
而且在第二实施例中，提供了类似于上述第一实施例中描述的检测电路8，因此产生了类似于上述第一实施例中实现的那些优点，即在被提供了得到的电容型触摸传感器的显示装置中，能够不使用屏蔽层而有利地增加对象检测的准确度。
特别地，在第二实施例中，在像素基底2B侧、即TFT基底21上提供用作触摸传感器驱动电极的公共电极43。该配置相对容易地从TFT基底21提供公共驱动信号Vcom到公共电极43，且能够主要在像素基底2上形成任何所需的电路、电极图案和布线图案，使得能够有利地实现电路的集成。因此，不同于第一实施例，不再需要形成公共驱动信号Vcom从像素基底2侧到相对基底4侧的供应通路(接触导电柱7)，使得得到的配置更加简化。
此外，如前所述，在像素基底2B侧提供用作触摸传感器驱动电极的公共电极43，且该像素基底2B还在其上提供了源极线25和栅极线126。该配置可能特别地易受到上述内部噪声的影响。有鉴于此，第二实施例的显示装置1B大大受益于减少了内部噪声的影响而执行的检测操作的优点。
检测电路8(图8)可以被形成在相对基底4B邻近的区域中，即在非显示区域或框区域中，或在像素基底2B邻近的区域中。在此，在像素基底2B上形成检测电路8有利地导致用在像素基底2上原始形成的用于显示控制使用的各种电路来实现的电路集成。
[第二实施例的修改的例子]
在上述第二实施例中所描述的是传感器用检测电极44被提供在玻璃基底41的表面侧、即与液晶层6相对的侧上的情况，以下修改的例子也是一种可能。
作为例子，与图26的显示装置1C类似，在相对基底4C中，传感器用检测电极44可以不被布置在滤色器42侧，而是在液晶层6侧。
或者，如图27的显示装置1D，在相对基底4D中，传感器用检测电极44可以被布置在玻璃基底41和滤色器42之间。如果是该配置，在横向电场模式中，当任何电极被布置在垂直方向上，则电场被施加在垂直方向上。结果，液晶上升，且注视角等可能被大大减少。有鉴于此，如该显示装置1D，如果传感器检测电极44被安置得使得例如滤色器42等的电介质夹在其中，能够大大减轻该问题。
[3.应用例子]
通过参考图28至图32G，所描述的是在上述实施例和修改的例子中描述的提供了触摸传感器的显示装置的应用例子。上述实施例等的显示装置可以被应用在各种类型的领域中的任何电子单元的使用中，例如电视单元、数码照相机、笔记本式个人计算机、例如移动电话的移动终端装置、和可携式摄像机。换句话说，上述实施例的显示装置能够应用于显示外部提供的视频信号或内部产生的视频信号作为图像或视频的各种类型的领域中的任何电子单元的使用中。
[应用例子1]
图28示出了用于上述实施例等的显示装置的应用用途的电视单元的外观图。该电视单元例如包括具有前面板511和滤光玻璃512的视频显示屏幕部分510。该视频显示屏幕部分510由上述实施例等的显示装置配置。
[应用例子2]
图29A和图29B每个示出了作为上述实施例等的显示装置的应用用途的数码照相机的外观图。该数码照相机例如包括用于闪光灯用途的发光部分521、显示部分522、菜单开关523和快门按钮524。显示部分522由上述实施例等的显示装置配置。
[应用例子3]
图30示出了作为上述实施例等的显示装置应用用途的笔记本个人计算机的外观图。该笔记本个人计算机例如包括主机身531、键盘532和显示部分533。键盘533用于文字等的输入操作，显示部分533用于在其上显示图像。显示部分533由上述实施例等的显示装置配置。
[应用例子4]
图31示出了作为上述实施例等的显示装置应用用途的可携式摄影机的外观图。该可携式摄影机例如包括机身部分541、镜头542和用于图像捕获的开始/停止开关543和显示部分544。镜头542被提供在机身部分541的前侧表面，用于对象的图像捕获。显示部分544由上述实施例等的显示装置配置。
[应用例子5]
图32A至图32G每个示出了作为上述实施例等的显示装置应用用途的移动电话的外观图。该移动电话由通过耦接部分(铰链部分)730耦接到一起的上翻盖(chassis)710和下翻盖720而配置，且例如包括显示器740、子显示器750、拍照光760和照相机770。显示器740或子显示器750由上述实施例等的显示装置配置。
[其他修改的例子]
虽然已经为各个方面的例示且不限制地通过实施例、修改的例子和应用例子详细描述本发明，但是肯定能做出大量的其他的修改和变化。
通过第一实施例的修改的例子中所描述的减少噪声的技术，用于检测任何内部噪声，例如能够仅在检测信号Vdet中的一个点(在一个时刻)完成该检测。如果是这种情况，优选地在公共驱动信号Vcom的极性反转之后紧接着执行检测。
在上述的第二实施例中，所描述的是以FFS模式作为横向电场模式作为示范的液晶元件。这肯定不限于此，且在IPS模式中的液晶材料也可用。
在上述实施例等中，所描述的是其中显示元件为液晶显示元件的显示装置。或者，例如有机EL(场致发光)元件的任何其他类型的显示元件也能够用作显示装置。
而且在上述实施例等中，所描述的是其中触摸传感器被提供在显示装置、即提供了触摸传感器的显示装置的内部的情况。根据本发明的上述实施例等的触摸传感器肯定不限于此，且可以用于显示装置的外部，即外部提供的触摸传感器。
除此之外，能够通过硬件或通过软件执行在上述实施例等中的处理过程。当通过软件执行处理过程时，配置软件的程序被装入例如通用计算机。该程序可以被提前记录在计算机中提供的记录介质中。
本发明包含了与于2009年5月21日在日本专利局提交的日本优先专利申请JP2009-123261有关的主题，其全部内容通过引用结合到本说明书中。
本领域的技术人士应该理解，取决于设计要求等因素，本发明可以有各种的修改、组合、部分组合和替代方式，只要其在所附的权利要求书或其等效方式的范围内。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：
多个显示像素电极；
公共电极，被提供以与所述显示像素电极相对；
显示功能层，具有图像显示功能；
显示控制电路，通过对所述显示像素电极的每一个施加基于图像信号的像素电压，并对所述公共电极施加公共驱动电压，来执行图像显示控制，所述公共驱动电压与图像显示控制的驱动周期同步地反转；
触摸检测电极，与公共电极合作以形成电容器；以及
触摸检测电路，执行基于响应于施加到所述公共电极的所述公共驱动电压而从所述触摸检测电极获得的检测信号，来检测外部邻近对象的检测操作，
其中所述触摸检测电路基于在获得所述检测信号时的所述图像信号的灰度级，来校正所述检测信号，并执行所述检测操作。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路使用所述图像信号和参考噪声数据来校正从所述触摸检测电极获得的所述检测信号，所述参考噪声数据由互相关联的所述图像信号的灰度级值和所述检测信号值配置，所述检测信号的值包括由于用于具有所述灰度级值的图像显示的图像信号写入操作而产生的内部噪声。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路针对包括预定数目的所述显示像素电极的每个预定像素区域准备校正表，所述校正表由彼此相关的实际输入的图像信号的灰度级值和由参考噪声数据给出的检测信号值配置，而且
所述触摸检测电路使用所述校正表校正从所述触摸检测电极获得的检测信号。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路通过针对像素区域的每一个，在所述校正表中的所述检测信号的值和从所述触摸检测电极获得的检测信号的值之间执行减法或除法，来产生针对从所述触摸检测电极获得的检测信号的校正信号。
5.如权利要求3所述的显示装置，其中
所述公共电极和所述触摸检测电极每个被划分成每个具有条纹形状的多个电极图案，而且
所述像素区域具有等于配置所述触摸检测电极的电极图案的条纹间距的水平长度，且具有等于所述公共电极中的电极图案的宽度的垂直长度，配置所述触摸检测电极的电极图案的每一个位于水平长度的中心。
6.如权利要求5所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路利用沿水平线的全部像素区域中的校正结果，来重新校正从沿水平线的所述像素区域的每一个中的触摸检测电极获得的检测信号。
7.如权利要求2所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路通过针对像素区域的每一个使用对应于所述图像信号的灰度级值的所述参考噪声数据中的所述检测信号的值，来规格化从所述触摸检测电极获得的检测信号的值，来校正从所述触摸检测电极获得的检测信号。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中
所述公共电极和所述触摸检测电极每个被划分成每个具有条纹形状的多个电极图案，而且
所述像素区域具有等于配置所述触摸检测电极的电极图案的条纹间距的水平长度，且具有等于所述公共电极中的电极图案的宽度的垂直长度，配置所述触摸检测电极的电极图案的每一个位于水平长度的中心。
9.如权利要求8所述的显示装置，其中
所述触摸检测电路利用沿水平线的全部像素区域中分别进行的校正的结果，来重新校正从沿水平线的所述像素区域的每一个中的触摸检测电极获得的检测信号。
10.如权利要求2所述的显示装置，其中
所述参考噪声数据是在有效显示时段之间的消隐时段中基于响应于从所述显示控制电路提供的用于检测的预定图案信号而从所述触摸检测电极获得的内部噪声检测信号而产生的数据。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中
所述显示控制电路向所述像素电极提供作为所述检测图案信号的预定灰度级的图像信号，而且
所述触摸检测电路获得与所述预定灰度级相对应的所述内部噪声检测信号。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中
所述显示控制电路分别在重复了多次的消隐时段中，向所述像素电极提供每个作为所述检测图案信号的各种灰度级的多个图像信号，而且
所述触摸检测电路分别获得与各种灰度级相对应的所述内部噪声检测信号。
13.如权利要求2所述的显示装置，其中
所述参考噪声数据是通过预定实验预先获得的实验数据。
14.如权利要求1所述的显示装置，其中
所述公共电极被划分成每个具有条纹形状的多个电极图案。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中
所述显示控制电路以如下方式驱动多个电极图案：一次驱动从多个电极图案中选择的一组电极图案，该若干电极图案的选择被顺序地偏移。
16.根据权利要求1的显示装置，还包括：
像素基底，在其中具有所述显示控制电路；和
相对基底，面向所述像素基底，
其中所述显示像素电极被布置在所述像素基底上接近于所述相对基底的一侧，
所述公共电极被布置在所述相对基底上接近于所述像素基底的一侧，而且
所述显示功能层被布置以被插入于所述像素基底上的显示像素电极和所述相对基底上的公共电极之间。
17.如权利要求16所述的显示装置，其中所述显示功能层是液晶层。
18.如权利要求1所述的显示装置，还包括
像素基底，在其中具有所述显示控制电路；和
相对基底，面向所述像素基底，
其中在所述像素基底上，所述公共电极和所述显示像素电极被按顺序堆叠，在两者之间具有绝缘层，以及
所述显示功能层被布置以被插入于所述像素基底上的显示像素电极和所述相对基底之间。
19.如权利要求18的所述的显示装置，其中所述显示功能层是工作在横向电场模式下的液晶层。
20.一种电子单元，包括：
提供了触摸传感器的显示装置，所述显示装置包括：
多个显示像素电极；
公共电极，被提供以与所述显示像素电极相对；
显示功能层，具有图像显示功能；
显示控制电路，通过对所述显示像素电极的每一个施加基于图像信号的像素电压，并对所述公共电极施加公共驱动电压，来执行图像显示控制，所述公共驱动电压与图像显示控制的驱动周期同步地反转；
触摸检测电极，与公共电极合作以形成电容器；以及
触摸检测电路，执行基于响应于施加到所述公共电极的所述公共驱动电压而从所述触摸检测电极获得的检测信号，来检测外部邻近对象的检测操作，
其中所述触摸检测电路基于在获得所述检测信号时的所述图像信号的灰度级，来校正所述检测信号，并执行所述检测操作。
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