JP2009146173A - センシング装置、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センシング回路40は、ゲート電位に応じた検出電流を出力する増幅トランジスタ41と、増幅トランジスタ41のゲートと電源線20との間に設けられ、第1制御線10を介して供給されるリセット信号RESに応じてオン状態となるリセットトランジスタ42と、第1制御線10と増幅トランジスタ41のゲートとの間に設けられた基準容量素子44と、一方の端子が増幅トランジスタ41のゲートに接続され、他方の端子に固定電位Vxが供給される静電容量検出素子45と、増幅トランジスタ41と検出線21との間に設けられ、第2制御線11を介して選択信号SELに応じてオン状態となる選択トランジスタ43とを備える。さらに、リセットトランジスタ42は外光が入射するようにブラックマトリックスと重ならない領域に形成される。
【選択図】図3
Description
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、静電容量の変化を検出するセンシング装置に外光を検出する機能を持たせることを解決課題としている。
ここで、前記電源線には前記第1の電位が供給され、前記第2トランジスタは前記電源線と前記1トランジスタのゲートとの間に設けられることが好ましい。この場合には、第1トランジスタのゲート電位をリセットするために電源線を介して第1の電位を供給するので、リセット用に特別な電源を用意する必要がなく、これを供給する配線数を減らすことができる。
また、前記第2の電位は前記リセット信号の電位であり、前記基準容量の他方の端子は前記第1制御線と電気的に接続されることが好ましい。この場合には、基準容量の一方の端子は第1制御線に接続され、リセット信号によってセンシング動作を行うので、基準容量に専用の電源を設ける必要がなく、さらにこれを供給する配線数を減らすことができる。よって、センシング回路の構成を大幅に簡素化できる。
さらに、前記第3の電位は固定電位であることが好ましい。この場合には、静電容量素子の他方の端子には固定電位が供給されるので、第1トランジスタのゲート電位が所定の周期で変動することがない。また、表示装置の画像表示の周期と同期してセンシングを実行する必要がないので、必要に応じてセンシングしたり、より長い周期でセンシングを実行することができる。この結果、消費電力を削減することができる。
また、前記第1乃至第3トランジスタは、同じプロセスで形成され、半導体層と、ゲート酸化膜と、ゲート配線とを備え、前記基準容量は、前記半導体層を一方の電極として用い、前記ゲート配線を他方の電極として用いることが好ましい。この場合には、基準容量を作り込むことになるが、第1乃至第3トランジスタと同一のプロセスで形成できるので、製造コストを削減することができる。
さらに、上述したセンシング装置において、前記回路層には、前記単位回路がマトリクス状に複数形成され、前記複数の単位回路の各々から前記検出電流を取り出すことが好ましい。この場合には、スキャナーのような2次元画像の取り込みにセンシング装置を応用することができる。
次に、本発明に係る電子機器は、上述した表示装置を備えることが好ましい。このような電子機器としては、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末、およびタッチパネルなどが含まれる。
図1は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置(表示装置の一態様)の構成を示すブロック図である。液晶表示装置500は、表示領域Aを備える。表示領域Aには、複数の走査線30と複数のデータ線31と、これらの交差に対応して複数の画素回路Pが配置されている。画素回路Pは、トランジスタ33と、画素電極34と、共通電位Vcomが供給される対向電極36と、画素電極34と対向電極36との間に挟持された液晶35を備える。トランジスタ33はTFT(Thin Film Transistor)で構成され、そのゲートは走査線30に、ドレインはデータ線31に、ソースは画素電極34に接続される。
調光回路320は照度データDbに基づいて、バックライト330の明るさを調整する。具体的には、照度データDbの示す照度が大きい場合にバックライト330の照度を明るくし、照度データDbの示す照度が小さい場合にはバックライト330の照度を暗くする。これにより、コントラストを確保しつつ、消費電力の低減を図ることができる。
リセットトランジスタ42のゲートには、第1制御線10を介してリセット信号RESが供給される。リセットトランジスタ42のドレインは電源線20に接続され、そのソースは増幅トランジスタ41のゲートと接続される。電源線20には電圧VRHが供給される。ここで、リセットトランジスタ42は、ブラックマトリックスBMの下に位置せず、外光が入射するように配置されている。一般に、トランジスタに光が入射すると、トランジスタがオフ状態においてリーク電流が発生する。リーク電流の大きさは、入射光の光量が大きい程、大きくなる。
また、増幅トランジスタ41のゲートと第1制御線10との間には、基準容量素子44が設けられている。さらに、静電容量検出素子45の一方の端子は、増幅トランジスタ41のゲートに接続され、その他方の端子には固定電位Vxが供給される。この例では、増幅トランジスタ41及び選択トランジスタ43は、ブラックマトリックスBMの下に位置するように配置されている。
まず、リセット期間Tresにおいて、リセット信号RESのレベルはVDとなり、リセットトランジスタ41がオン状態となる。このとき、選択信号SELはローレベルであり選択トランジスタ43はオフ状態となる。すると、図4に示すように増幅トランジスタ41のゲートの電位が電源電位VRHにリセットされる。
ΔV=ΔVgate*Cr/(Cr+Cs)……(1)
式(1)から、静電容量検出素子45の容量値Csが大きければ容量カップリングによる変化分ΔVは小さく、逆に容量値Csが小さければ変化分ΔVは大きい。したがって、静電容量検出素子45の容量変化をゲート電位に反映させることができる。
読出期間Toutにおいて、選択トランジスタ43を確実にオン状態とするためには、読出期間Toutに先立って、検出線21の電位をプリチャージ電位Vpreにプリチャージすることが好ましい。この例では、図4に示すように、リセット期間Tresおよびセンシング期間Tsenをプリチャージ期間Tpreとし、当該期間において検出線21にプリチャージ電位Vpreを供給している。
但し、検出信号Dには、タッチによる静電容量の変化も反映されていることから、これと外光の影響によるものを区別する必要がある。このため、制御回路310は、図10に示す照度検出処理を実行する。
また、上述した実施形態では、センシング回路40を駆動するために、駆動回路300を設けたが、画像表示と同期してセンシングを実行することを許容するのであれば、センシング回路40に供給する選択信号SELおよびリセット信号RESをYドライバ201で生成してもよい。
さらに、上述したセンシング回路40の替わりに図13に示すセンシング回路40Bを用いてもよい。このセンシング回路40Bは、以下の点でセンシング回路40と相違する。
第1に、センシング回路40では、リセットトランジスタ42の一方の電極が電源線20と電気的に接続されていたが、センシング回路40Bでは、電源線20と接続されておらず、他の配線(図示せず)を介して第1の電位VRSが供給される。
第2に、センシング回路40では、リセットトランジスタ42の一方の電極が電源線20と電気的に接続されていたが、センシング回路40Bでは、基準容量素子44の一方の端子が増幅トランジスタ41のゲートと接続され、他方の端子が第1制御線10に接続されていたが、センシング回路40Bでは、他方の端子が第1制御線10と接続されておらず、他の配線(図示せず)を介して第2の電位VRCが供給される。
第3に、センシング回路40では、静電容量検出素子45の他方の端子には固定電位Vxが供給されたが、センシング回路40Bでは、静電容量検出素子45の他方の端子に第3の電位Vaが供給される。
第1乃至第3の電位は、周辺回路で生成される。例えば、可変出力のレギュレータやDAコンバータを用いることができる。このように電位を可変することを許容すると、センシング動作の自由度を向上させることができる。
さらに、第3の電位Vaとして共通電位Vcomを用いてもよい。センシング動作中には第3の電位Vaは固定である必要があるが、共通電位Vcomを交流駆動して変動させても、センシング動作中に極性を反転させるタイミングがこないように設定すればよい。
次に、本発明に係る液晶表示装置を利用した電子機器について説明する。図13は、液晶表示装置500を表示部として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、表示部としての液晶表示装置500と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。液晶表示装置500にはメニューボタン2020、2030、および2040が表示される。これらのメニューボタンには各種のプログラムを割り当てることができる。例えば、メニューボタン2020には電子メールを割り当て、メニューボタン2030にはブラウザを割り当て、メニューボタン2040には描画ソフトを割り当てることができる。ユーザーはキーボード2002を操作しなくても、メニューボタンに触れるだけで、所望のソフトを起動することが可能となる。
Claims (11)
- 外光を遮光する遮光膜と、
その一部が、前記遮光膜の下に位置し、単位回路が形成された回路層とを備え、
前記単位回路は、
一方の電極に電源線が電気的に接続され、ゲート電位に応じた検出電流を他方の電極から出力する第1トランジスタと、
第1制御線を介してゲートに供給されるリセット信号に応じて導通状態又は非導通状態が制御され、前記導通状態において前記第1トランジスタのゲートに第1の電位を供給する第2トランジスタと、
一方の端子に前記第1トランジスタのゲートが電気的に接続され、他方の端子に第2の電位が供給される基準容量と、
一方の端子に前記第1トランジスタのゲートが電気的に接続され、他方の端子に第3の電位が供給される静電容量検出素子と、
前記第1トランジスタの他方の電極と検出線との間に設けられ、第2制御線を介してゲートに供給される選択信号に応じてオン状態となる第3トランジスタとを備え、
前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとのうち少なくとも一方は、前記遮光膜によって外光が遮光されない領域に形成される、
ことを特徴とするセンシング装置。 - 前記電源線には前記第1の電位が供給され、前記第2トランジスタは前記電源線と前記1トランジスタのゲートとの間に設けられることを特徴とする請求項1に記載のセンシング装置。
- 前記第2の電位は前記リセット信号の電位であり、前記基準容量の他方の端子は前記第1制御線と電気的に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載のセンシング装置。
- 前記第3の電位は固定電位であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のセンシング装置。
- 前記基準容量は、前記第2トランジスタのゲートとソースとの間に生じる寄生容量であることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のセンシング装置。
- 前記第1乃至第3トランジスタは、同じプロセスで形成され、半導体層と、ゲート酸化膜と、ゲート配線とを備え、
前記基準容量は、前記半導体層を一方の電極として用い、前記ゲート配線を他方の電極として用いる、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載のセンシング装置。 - 前記回路層には、前記単位回路がマトリクス状に複数形成され、前記複数の単位回路の各々から前記検出電流を取り出すことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載のセンシング装置。
- 画素電極、対向電極、および前記画素電極と前記対向電極との間に挟持された誘電体を有する複数の画素回路と、
請求項7に記載のセンシング装置とを備え、
前記センシング装置から出力される各検出電流に基づいて、前記各単位回路に入射する外光の照度の大きさを所定の幅で区分けし、頻度の最も大きい区分けに対応する照度を外光の照度として出力する制御手段を有する、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記静電容量検出素子は、前記画素電極と同時に形成される第1電極と、前記対向電極と同時に形成される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持された前記誘電体とを備える請求項8に記載の表示装置。
- 前記誘電体は液晶であり、
バックライトと、
前記制御手段から出力される外光の照度に応じて前記バックライトの明るさを調整する調光手段とを備えた、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の表示装置。 - 請求項8乃至10のうちいずれか1項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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