JP2013508792A - 電圧依存性コンデンサを備えるセンサ回路アレイを含む液晶デバイス - Google Patents
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Abstract
液晶デバイスは、例えばタッチスクリーンを形成するディスプレイとセンサとの組み合わせの形態で、与えられる。上記デバイスは、例えばアクティブマトリクス型の、センサ回路アレイを含む。各センサ回路は、ソースフォロワとして設定されるトランジスタM1に接続される液晶検知コンデンサCVを含む。電圧依存性コンデンサの形式のセンサ選択コンデンサC1は、トランジスタM1と行選択線RWSとの間に接続される。電圧依存性コンデンサC1の容量は、C1に係る電圧に依存し、小さな電圧に対しては大きな値を、大きな電圧に対しては小さな値を有する。
Description
本発明は、例えば集積センサを備えたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ(AMLCD、active matrix liquid crystal displays)の分野における利用といった、液晶デバイスに関するものである。そのようなデバイスは、上記ディスプレイの機械的変形による液晶材料の容量変化を検知し、この計測に基づいたタッチパネル機能を生成するのに用いることができる。そうしたタッチパネルは、タッチ入力イベントの位置についての情報だけでなく、機械的変形を介した容量変化の大きさに相関するタッチの強さについての情報も提供する。
液晶容量を計測するための回路は、上記AMLCDのTFT(Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ)基板の製造に用いられるプロセスと互換性のある、薄膜多結晶シリコンのプロセスで、製造することができる。そういったシステムでは、画素マトリクスはセンサ素子とディスプレイ素子とを含まなくてはならず、ディスプレイに用いられるのと同じ液晶セルが、上記センサの信号を生成する。機械的変形が、大きくて容易に検出できる変化を液晶セルに引き起こすことは、センサ部分にとっては望ましい一方で、そのような大きな変化は、ディスプレイの品質に悪影響を及ぼす。
図1に示すように、液晶ディスプレイ(LCD、liquid crystal display)は、2つの対向基板から形成され、各基板は透明導体とともにパターン形成され、液晶材料が注入される隙間によって隔てられている。セルギャップとして知られる上記隙間の距離は、ディスプレイスペーサによって決定され、維持される。対向する透明導体によって形成される電極の固有のペアは、コンデンサを含む画素(ピクセル)を形成する。上記コンデンサにおいて、上記液晶材料は誘電物質を形成する。周知のように、タッチパネルは、これら液晶容量の値を表示領域にわたって計測する手段を備えることで、LCDの中に形成することができる。上記デバイスにおいて、上記液晶セルの機械的変形を発生させる圧力を上記ディスプレイの表面に加えるために、指やスタイラスといった入力具が用いられる。上記機械的変形は、セルギャップの変化によって、つまり圧力が加えられたポイントの領域における液晶容量値の変化によって、特徴づけられる。従って、液晶容量の計測は、入力具の位置と、入力具により加えられた圧力との情報を与える。
LCD内の液晶容量の計測方法は、センサに用いられる回路技術に応じて下記3種類に分類することができる。すなわち、パッシブマトリクスと、パッシブピクセルと、アクティブピクセルとである。
パッシブマトリクス型デバイスについて、例えば、「Entry of data and command for an LCD by direct touch; an integrated LCD panel」(Tanaka et al., Proc. SID 1986)に開示されている。図2に示すように、パッシブマトリクス型デバイスにおいて、透明導体は行および列としてパターン形成される。テスト信号が行(または列)に与えられると、それに応じて列(または行)で生成される信号が検出され、各行と各列との交差における液晶容量が計測される。しかし、上記装置の著しく不利な点は、行と列とをディスプレイ機能と検知機能との両方に用いなければならないことである。上記2つの機能を実現するのに必要とされる時分割の結果、上記LCDにより表示される映像の品質と、容量計測の精度とが低下する。
他の選択肢であるパッシブピクセル型装置は、米国特許出願US2007−0040814(2007年2月22日公開)に開示されており、図3に示される。上記装置において、ディスプレイ機能はアクティブマトリクスを用いて実現される。しかし、センサ機能は、液晶パネルアセンブリ300の同じアクティブマトリクス基板上に、付加的な行列アドレス線(addressing line)を集積することにより実現される。上記装置において、計測される液晶容量は、各行または各列のアドレス線と、対向基板上の共通電極との間に形成される。検出回路は各行と各列との出力に備えられ、各上記容量を計測する。ディスプレイにタッチしている入力具の位置は、上記計測を処理することによって決定することができる。ディスプレイ機能とセンサ機能とが物理的に分離されるため、ディスプレイ映像の品質と容量計測の精度とを向上させることができる。
より詳細には、検知ユニットSUは2つの画素の間に配される。リセット信号入力ユニットINIが複数備えられる。出力データ線OY1〜OYnとOX1〜OXmとは、水平方向の出力データ線OY1〜OYnと垂直方向の出力データ線OX1〜OXmとを含む。OY1〜OYnとOX1〜OXmとは、対応する検知信号出力ユニットSOUTを介して、水平方向の検知データ線SY1―SYnと垂直方向の検知データ線SX1―SXmとに接続される。出力データ線OY1―OYnとOX1―OXmとは、検知信号処理ユニット800に接続され、検知信号出力ユニットSOUTから検知信号処理ユニット800に向けて、出力信号を送信する。検知信号処理ユニット800は、各増幅ユニット810によって、検知データ読み出し信号の増幅といった動作を実行する。接触決定ユニット700は、デジタル検知信号DSNを検知信号処理ユニット800から受信し、上記DSNを処理して、接触のあった場所を決定する。素子600は、信号コントローラである。
しかし、パッシブマトリクス型センサ全てに共通の不利な点は、計測可能な容量の精度が、行と列とのアドレス線の寄生容量によって制限されることである。このような寄生素子は、上記可変液晶容量により生成された信号を減衰し、センサを干渉とノイズとに影響されやすくする。さらに、パッシブマトリクス型センサは各行と各列とについて外部接続を必要とするため、コストを増大させ、上記デバイスの信頼性を低下させる。
パッシブピクセル型デバイスにおいて、マトリクスは、個別に座標特定可能な(addressable)複数のセンサ画素により形成される。上記センサ画素において、液晶コンデンサ素子はスイッチによってデータ線から分離されており、上記スイッチの状態は走査線によって制御される。対応する走査線によってスイッチが活性化されると、上記液晶コンデンサ素子は対応するデータ線に接続される。そして、上記液晶コンデンサ素子の容量が上記データ線に接続した検出回路により計測される。上記マトリクスの全走査線を順番に選択するために走査ドライバが用いられ、1フレームの動作中に全ての液晶コンデンサ素子の容量が計測される。2004年9月1日に公開された英国特許出願GB2398916(図4)に開示されているように、画素スイッチと液晶コンデンサ素子とは、センサとディスプレイとで共通であってもよい。なお、センサとディスプレイはそれぞれ、時分割によって実現される別々の機能を有する。ディスプレイ機能に対応する第1期間の間、選択TFTはまずオンにされ、データはデータ線を経由して画素に書き込まれる。その後、選択TFTはオフにされ、表示データは画素内に記憶される。センサ機能に対応する第2期間の間、選択TFTはオンにされ、画素の容量はデータ線のエンドに位置する検出回路によって計測される。上記装置の優位な点は、センサ機能が、ディスプレイ開口率におけるロスなく、ディスプレイに集積できることである。一方、不利な点は、ディスプレイにタッチしている入力具に対応する容量の変化が極めて小さく、上記センサの検出回路が正確に計測を行うことが困難であることである。
これに代えて、米国特許US7280167(2007年10月9日公開)に開示され、図5に示すように、画素液晶素子は、ディスプレイ機能とセンサ機能とで共通であってもよい。しかし、付加的なスイッチトランジスタとアドレス線とが画素とマトリクスとに加えられ、センサ機能とディスプレイ機能とを部分的に分離する。上記装置において、センサ機能とディスプレイ機能とは再び時分割によって実行される。しかし優位なことに、画素の容量計測に利用できる時間を増やすことができ、従って容量計測の精度を向上させることができる。
より詳細には、図5は、映像データを運ぶデータ線Dataと交差するゲート線Gn、Gn−1等を示している。信号線10は、データ線から遮断され、データ線に並置される。信号線10は信号増幅器20に接続され、信号増幅器20は各信号線に与えられる信号と参照用電圧REFとを比較する。
スイッチング素子TFT1とTFT2とTFT3とは、複数の画素領域のそれぞれに形成される。第1スイッチング素子TFT1のドレイン電極は画素電極Pに接続される。画素電極Pは、液晶パネルの下面基板に形成され、共通電極COMは上面基板に形成される。液晶材料は画素電極Pと共通電極COMとの間に注入され、液晶容量Clcによって示される。蓄積容量Cstは、液晶容量Clcに該当する電圧を維持するために与えられる。
パッシブピクセル型センサ全てに共通の不利な点は、特に大型アレイについて、下記の通りである。すなわち、上記液晶コンデンサ素子は、上記アドレス線の寄生容量と比較して小さく、従って、容量計測の精度が低いままであることである。さらに、上記計測は表示動作からのノイズと干渉とから容易に影響されてしまう。アクティブピクセル型センサは、液晶素子の容量の小さな変化に基づいて振動する大きな画素出力信号を生成するように構成された付加的な増幅素子を介して、上記の問題に対する解決を与える。
アクティブピクセル回路の例は、米国特許出願US2006−0017710(2006年1月26日公開)に開示され、図6に示される。上記装置において、各画素はディスプレイ部とセンサ部とを含む。ディスプレイ部はさらに、データ線Djと、走査線Giと、スイッチトランジスタQs1と、液晶コンデンサ素子CLCと、ストレージコンデンサCSTとを含む。さらに、センサ部は、出力線Pjと、電力供給線Psdと、行選択線Siと、選択トランジスタQs2と、増幅トランジスタQpと、可変液晶コンデンサ素子CVとを含む。
ディスプレイ部の動作は周知であり、詳述することはしない。上記画素のセンサ部の、つまりアクティブピクセル型センサ回路の動作は、ディスプレイ部の動作と分離されており、下記の通りである。すなわち、行選択線Siがハイの時、選択トランジスタQs2はオンにされ、増幅トランジスタQpのソース端子は出力線Pjに接続される。電力供給線Psdから出力線Pjへの、増幅トランジスタQpを流れる電流は、上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧により決定される。次に、上記ゲート電圧は可変液晶コンデンサ素子CVの容量により決定され、上記トランジスタのしきい電圧をまたぐ範囲をとることができる。従って、上記増幅トランジスタはオフにされたりオンにされたりすることができ、つまり、上記増幅トランジスタを通る電流は数桁の開きで変化することができる。従って、上記アクティブピクセル型センサ回路の優位な点は、液晶容量における比較的小さな変化が画素出力電流における大きな変化を発生させることができ、液晶容量が正確に計測され得ることである。
別のアクティブピクセル型センサ回路を図7に示す。上記装置において、画素のセンサ部は、行選択線Vctlと、増幅トランジスタM1と、容量がC1である選択コンデンサC1と、可変液晶コンデンサCVとを含む。ここで、上記回路の動作を簡単に示す。上記行選択線がハイの時、上記増幅トランジスタのゲート端子に電荷が注入される。上記電荷注入後のゲート端子の電圧VGは、下記の等式に従い、上記可変液晶コンデンサ素子の容量により決定される。
VG=VG0+(VRWS,H−VRWS,L).C1/(C1+CV+CG,M1)
ここで、VG0は、上記電荷注入前のゲート端子の電圧であり、VRWS,HとVRWS,Lとは、各々、上記行選択信号の高電位と低電位とである。CVは、上記可変液晶コンデンサの容量であり、CG,M1は、増幅トランジスタM1のゲート端子に対応する容量である。小さな液晶容量に対し、ゲート電圧は増幅トランジスタM1のしきい電圧よりも上昇し、増幅トランジスタM1をオンにする。ここで、M1は、データ線の端に位置するバイアストランジスタとともに、ソースフォロワ増幅器を形成する。上記増幅器の出力電圧は、上記液晶コンデンサ素子CVの容量の計測基準となる。液晶容量が大きい場合、上記選択コンデンサ越しの電荷注入に起因するゲート電圧の変化は小さく、上記増幅トランジスタはオフのままである。従って、上記液晶容量における比較的小さな変化に対し、上記画素出力電圧の大きな変化を生み出すことができる。
アクティブピクセル型センサは、パッシブマトリクス型またはパッシブピクセル型に比べ、液晶容量の著しく正確な計測を可能にする。しかし実際には、セルギャップの現実の機械的変形に対応する液晶コンデンサ素子の容量の変化に対する画素出力信号の感度は、小さすぎるままである。確実に検出できる十分な大きさの出力信号を生成するには、入力具は、タッチパネル動作について許容可能な強さよりも強い力で、ディスプレイを押さなくてはならない。感度を向上させるための周知技術は、セルギャップの機械的変形を増加させることで、所定のタッチ圧力による容量の絶対変化を増加させることである。上記技術は、ディスプレイのガラス板の厚さを薄くすることによって、またはセルギャップを決定するディスプレイスペーサの密集度を減らすことによって、実現することができる。しかし、ディスプレイは同じ液晶セルをセンサとして用いる。従って、上記アプローチの深刻な副作用は、入力具がディスプレイに触れている周辺では、表示映像の品質が極度に劣化するかもしれないことである。
感度向上のための別の解答は、液晶セルの中に付加的スペーサ構造物を備えることである。上記スペーサ構造物の目的は、センサ領域におけるセルギャップを狭めることにより、所定の入力圧力に対応する容量の変化を増加させることである。上記目的でのセンサスペーサの利用は周知であり、例えば「Embedded Liquid Crystal Capacitive Touch Screen Technology for Large Size LCD Applications」( Takahashi et al., Proc. SID 2009)に開示され、図8に示される。上記構造物は容量センサの感度向上にとっては有用である一方で、下記の問題が残る。すなわち、入力具をディスプレイに押し付けるユーザによって無理なく生成される容量の変化と、上記センサが確実に検出できる容量の変化との間の不一致という問題である。特に、上記の低感度には下記の問題が残る。すなわち、指などの接触範囲の大きな入力具を使用する場合、スタイラスまたはペンなどの接触範囲のより小さな入力具を用いるのに比べ、加えられる入力の強さに比して生成される圧力はより小さい。さらに、入力具により加えられた圧力の計測が必要とされる用途では、タッチイベントの単純な決定のみしか必要としないタッチパネルに比べ、容量計測の精度はより高いものでなくてはならない。
従って、ディスプレイに有害な副作用を与えることなく、容量センサの感度を向上させる新しい技術が望まれている。
本発明は、第1センサ回路の第1アレイであって、上記第1センサ回路がそれぞれ液晶検知コンデンサを含む第1アレイと、入力が、上記液晶検知コンデンサの第1端子に接続された増幅器と、容量が電圧の関数であり、上記増幅器の入力とセンサ回路選択入力との間に接続された電圧依存性コンデンサとを含んでいる液晶デバイスを提供する。
上記検知コンデンサは、タッチイベントに応じて変化する容量を有することができる。
上記電圧依存性コンデンサは、第1電圧がかかると第1容量を示し、上記第1電圧の値より大きな値を有する第2電圧の印加に対しては、第1容量よりも小さい第2容量を示すことができる。
ここで用いる電圧の「値」という用語は、電圧の大きさとともに、電圧の符号を考慮に入れている。従って、例えば−2Vの電圧は、−1Vの電圧よりも値が小さい。
上記選択入力は、上記第1センサ回路を無効にするための第3電圧を受けるとともに、上記第1回路を有効にするための、上記第3電圧の値よりも大きな値を有する第4電圧を受けるように構成されている。
上記増幅器は、第1トランジスタを含むことができる。
上記第1トランジスタは、第1金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含むことができる。
上記第1トランジスタは、ソースフォロワとして接続されることができる。
上記第1アレイは、共通ソースロードに接続されている上記第1センサ回路の各列のソースフォロワとともに、上記第1センサ回路の行列を含むことができる。
各行の上記第1センサ回路の上記選択入力は、相互接続されることができる。
上記電圧依存性コンデンサは、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含むことができる。
上記第2電界効果トランジスタのソースとドレインとは、相互接続されることができる。
上記第1センサ回路は各々ダイオードを含み、上記ダイオードは、上記増幅器の入力に接続された第1端子を有し、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている。
上記第2電界効果トランジスタはソース―ドレインのパスを有し、上記ソース―ドレインのパスは、上記増幅器の入力とダイオードの第1端子との間に接続され、上記ダイオードは、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている。
上記ダイオードの第2端子は、上記第1センサ回路のアドレス入力に接続されることができる。
上記第1センサ回路の上記検知コンデンサの第2端子は、相互接続されることができる。
上記検知コンデンサの上記第2端子は、共通端子を含むことができる。
上記検知コンデンサの第2端子は、プレチャージ入力に接続されることができる。
上記ダイオードの第2端子は、プレチャージ入力に接続されることができる。
上記検知コンデンサは、液晶材料の隣接層と協調する共平面電極を有する平面コンデンサを含むことができる。
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電極ギャップに対面することができる。
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電気的フローティング電極に対面することができる。
上記共平面電極は、実質的に固定された電圧を受けるように構成された共平面ガードリングに囲まれることができる。
上記デバイスは、液晶表示画素の第2アレイを含むことができる。
上記第1アレイと第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定アレンジメントによって座標特定されることができる。
上記座標特定アレンジメントは、ディスプレイブランキング期間中、第1アレイの座標特定を行うように構成されることができる。
上記第1センサ回路は、データ入力線に接続された出力を有し、上記データ入力線は、画素データ入力に接続されることができる。
上記第1センサ回路は、各々、少なくとも1つの画素のグループに対応付けられることができる。
上記グループは、各々、サブ画素の合成色グループを含むことができる。
上記デバイスは、上記第1センサ回路の感度より低い感度を有する第2センサ回路の第3アレイを含むができる。
上記第2センサ回路は、間に第1センサ回路を挟んでいることができる。
上記デバイスは、タッチスクリーンとして動作するように構成されることができる。
容量センサアレイの容量計測の感度を向上させることができる。とりわけ、アクティブピクセル型センサ回路を含む容量センサアレイの感度を向上させることができる。上記技術は、一般的な容量センサアレイに応用することができ、さらに特に、下記の液晶ディスプレイに備えられた容量センサアレイに応用することができる。すなわち、液晶材料をディスプレイの光学的素子として利用するとともに、計測されるコンデンサの誘電体として利用する液晶ディスプレイである。
上記先行技術に比べ、上記可変液晶コンデンサの容量の変化に対する、上記アクティブピクセル型センサ回路の感度を向上させることができる。上記特徴から下記の優位な点が生ずる。すなわち、第1に、ディスプレイの機械的な完全さを著しく損なうことなく、AMLCDに圧力検知タッチパネルを統合することができる。従って、上記ディスプレイにタッチすることは、表示映像の質の劣化を少しも招かない。第2に、ノイズに比べ計測される信号の割合が増加し、タッチの強さについてのより正確な計測と、より信頼性の高いしっかりとした動作とがもたらされる。さらに、単純なタッチパネル用途について、改良されたアクティブピクセル型センサ回路によって、センサ感度を向上させるためのセル内部の特別な構造が不要となる。従って、AMLCDの製造コストを抑えることができる。
本発明の上記その他の目的、特徴および優位な点は、以下の発明の詳細な説明を、添付の図面と併せて考慮すると、より容易に理解されるであろう。
本発明は、下記の添付の図面を参照しながら、例を用いてより詳細に説明されるであろう。
タッチパネルを有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
パッシブマトリクス型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
パッシブマトリクス型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
パッシブマトリクス型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
パッシブマトリクス型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
アクティブピクセル型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
アクティブピクセル型センサ回路を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
付加的なスペーサ構造物を有する液晶ディスプレイに係る先行技術を示す図である。
本発明の第1の側面に関する一番最も一般的な実施形態を示す図である。
実施形態1の電圧依存性選択コンデンサの示す電圧―容量関係を示す図である。
実施形態1の動作を図示する波形ダイアグラムである。
実施形態1の可変液晶コンデンサ素子の構造を示す図である。
実施形態1に対応する読み出し回路を示す図である。
本発明の実施形態2を示す図である。
本発明の実施形態3を示す図である。
本発明の実施形態4を示す図である。
本発明の実施形態5を示す図である。
本発明の実施形態6を示す図である。
本発明の第2の側面に関する、一番最も一般的な実施形態である、実施形態7を示す図である。
実施形態7の動作を示す波形ダイアグラムを示す図である。
実施形態7の可変液晶コンデンサ素子の構造を示す図である。
本発明の実施形態8を示す図である。
本発明の実施形態8の変形例を示す図である。
本発明の実施形態9を示す図である。
本発明の実施形態10を示す図である。
本発明の実施形態11を示す図である。
実施形態11の動作を示す波形ダイアグラムを示す図である。
本発明の実施形態12を示す図である。
実施形態12の動作を示す波形ダイアグラムを示す図である。
本発明の第3の側面についての一般的概念を示す図である。
本発明の第3の側面について一番の実施形態である、実施形態13を示す図である。
本発明の実施形態14を示す図である。
本発明の実施形態15を示す図である。
実施形態16の動作を示す波形ダイアグラムを示す図である。
本発明の実施形態16を示す図である。
本発明の望ましい実施形態は、本発明の範囲を限定することなく、図例を用いて説明される。実施形態2から実施形態16までの記述においては、それまでの実施形態と共通する特徴の記述を詳細に繰り返すことはしない。
[実施形態1]
本実施形態は、液晶容量の変化に対するアクティブピクセル型センサの出力の感度を向上させるために、電圧依存性選択コンデンサが用いられる、という基本概念を説明する。
本実施形態は、液晶容量の変化に対するアクティブピクセル型センサの出力の感度を向上させるために、電圧依存性選択コンデンサが用いられる、という基本概念を説明する。
本実施形態は、第1センサ回路から成る第1アレイを含む液晶デバイスに関するものである。本実施形態において、各第1センサ回路はアクティブピクセル型センサ回路である。図9に示すように、本実施形態の第1センサ回路を形成するアクティブピクセル型センサ回路は、データ線DATと、電力供給線VDDと、行選択線RWSと、増幅器M1と、可変液晶コンデンサ素子CVと、電圧依存性選択コンデンサC1とを含む。なお、可変液晶コンデンサ素子CVの使用は、液晶検知コンデンサとして機能する。上記増幅器の入力は上記検知コンデンサの第1端子に接続される。
各第1センサ回路の上記検知コンデンサの第2端子は、上記第1センサ回路の上記検知コンデンサの上記第2端子が相互接続されるように、共通電圧線VCOMに接続することができる。
本実施形態において、増幅器M1は第1トランジスタを含む。増幅器M1を形成する第1トランジスタは、例えば薄型トランジスタといった、第1金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET、metal oxide semiconductor field effect transistor)を含むことができる。本実施形態において、増幅器M1を形成する第1トランジスタは、ソースフォロワとして接続される。
電圧依存性選択コンデンサC1は、増幅器(例、図9の本実施形態の増幅トランジスタのゲート)への入力と、行選択線RWSとの間に接続される。行選択線RWSは、センサ回路選択入力(図示しない)に接続される。
電圧依存性選択コンデンサC1は容量C1を有し、容量C1は、上記コンデンサ越しの電圧VC1に比例し、しきい電圧VT,C1によって特徴づけられる。上記コンデンサは、しきい電圧VT,c1より低い電圧には第1容量C1Aを示し、一方、しきい電圧VT,c1より高い電圧には、第2容量C1Bを示す。第1容量が第2容量より著しく大きくなるように、上記コンデンサを設定することができる。従って、上記電圧依存性コンデンサは、掛かる第1電圧(しきい電圧VT,c1よりも小さい第1電圧)を伴う第1容量C1Aを有し、掛かる第2電圧(しきい電圧VT,c1よりも大きく、従って、第1電圧の値よりも大きな値を有する第2電圧)に対して、第1容量よりも小さい第2容量C1Bを有することができる。
図10は、上記電圧―容量関係を図示している。
ここで、上記アクティブピクセル型センサ回路の動作を、図11の波形ダイアグラムを参照しながら説明する。
第1の初期期間において、行選択線RWSが第1低電位VRWS,Lにあり、増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧VGが初期電圧VG0に等しくなるように、上記センサ回路選択入力は第3電圧を受け取る。初期電圧VG0はM1のしきい電圧VT,M1よりも小さい。従って、上記初期期間中、増幅トランジスタM1はオフにされるので、第1センサ回路は無効にされる。上記電圧依存性選択コンデンサ越しの電位差VC1が上記コンデンサのしきい電圧VT,C1よりも小さく、上記コンデンサが大きな第1容量C1Aを示すように、RWSの低電位VRWS,Lが、上記増幅トランジスタのゲート電圧VG0よりも小さくなるように設定される。
第2の読み出し期間において、上記センサ回路選択入力は、上記行選択線の電圧がその最終高電位VRWS,Hに向かって上昇するように、第3電圧の値よりも大きな値を有する第4電圧を受ける。まず、行選択線RWSの電圧が上昇し始めるにつれて、選択コンデンサC1越しに増幅トランジスタM1のゲート端子に電荷が注入される。従って、行選択線が上昇し始めるにつれ、上記ゲート端子の電圧が次式で与えられる。
VG =VG0+(VRWS−VRWS,L).C1A/(C1A+CV+CG,M1)
=VG0+(VRWS−VRWS,L).S0
ここで、CVは可変液晶コンデンサCVの容量であり、CG,M1は増幅トランジスタM1のゲート端子の容量であり、S0はVGの初期増加率である。
従って、上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧は、行選択線RWSの電圧の上昇率よりも穏やかな上昇率で上昇し、可変液晶コンデンサ素子CVの容量に反比例して上昇する。RWSの上昇中の或る点において、VRWSは、VGと十分比例して上昇することができ、上記電圧依存性選択コンデンサ越しの電位差VC1は、上記選択コンデンサのしきい電圧VT,C1よりも大きくなる。従って、上記選択コンデンサは小さな第2容量C1Bを示し、行選択線が上昇を続ける間の上記ゲート端子の電圧の上昇率は低下する。ここで、上記ゲート端子の電圧は次式で与えられる。
VG =VG0+(VRWS,T−VRWS,L).S0
+(VRWS−VRWS,T).C1B/(C1B+CV+CG,M1)
=VG0+(VRWS,T−VRWS,L).S0
+(VRWS−VRWS,T).S1
ここで、VRWS,Tは上記行選択線の電圧であり、上記選択コンデンサの高容量から低容量への遷移に対応する。S1はVGの最終増加率である。
上記行選択線がその高電位VRWS,Hに達した後、読み出し期間中の上記ゲート端子の最終電圧が実現され、次式で与えられる。
VG =VG0+(VRWS,T−VRWS,L).S0
+(VRWS,H−VRWS,T).S1
読み出し期間中、増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧が、そのしきい電圧VT,M1より大きくなる場合、上記トランジスタはオンに切り替わり、上記データ線に接続されるバイアストランジスタM3とともに、ソースフォロワ増幅器を形成する。画素出力電圧VPIXは、上記ソースフォロワ増幅器の出力電圧として定義され、上記ゲート端子の電圧VGによって、つまり、上記液晶コンデンサ素子の容量によって、決定される。
読み出し期間中に上記ソースフォロワ増幅器が生成する出力電圧は、ストレージコンデンサにおいて保持されることができ、その後、例えば、図13に示す回路によるような周知の方法で、読み出されることができる。ここで、上記読み出し回路の動作を簡単に説明する。
読み出し期間中に行選択線RWSがハイでパルス出力される時、上記ソースフォロワ出力電圧は、可変液晶コンデンサ素子CVの容量を示している。本期間中、ストレージコンデンサC2は、選択トランジスタM4を経由して、ソースフォロワ出力のレベルまでチャージされる。ここで、第2の列ソースフォロワ増幅器がトランジスタM5とM6とM7とから形成される。列選択信号COLがパルス出力される時、上記列ソース増幅器の出力は、チップ増幅器に接続される。各列ソース増幅器は、上記センサ出力電圧が上記アレイにおける各画素の中の可変液晶コンデンサの容量を時間的に連続して表現するものとなるように、上記方法により、順次、チップ増幅器に接続される。
バイアストランジスタM3の使用を含み、画素増幅トランジスタM1とともにソースフォロワを形成するように上記データ線に接続される、上述の読み出し回路は、典型例を意味している。上記画素データを生成し読み出すための他の妥当な回路技術は周知であり、代わりに使用することができる。
上述のような、本実施形態のアクティブピクセル型センサ回路は、選択コンデンサC1の電圧依存性から生じる増幅効果を提供する。上記効果の原因は、上記選択コンデンサの状態遷移に対応する行選択電圧VRWS,Tが、可変液晶コンデンサCVの容量によって決定されることである。図11に示すように、CVが増加するにつれ、行選択電圧の小さな上昇に対し、上記選択コンデンサの低容量への遷移が起こる。
標準的な非―電圧依存性選択コンデンサを使用する周知技術と比較すると、所定の液晶容量変化に対して、読み出し期間における上記ゲート端子の電圧の変化はより大きく、つまり、画素出力電圧の変化はより大きい。従って、本実施形態の優位な点はセンサ感度の向上である。
[実施形態2]
本発明の実施形態2において、実施形態1の選択コンデンサは、例えば薄膜トランジスタ(TFT、thin−film transistor)のような、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)によって形成することができる。上記トランジスタは、行選択線RWSに接続されるゲート端子と、上記増幅トランジスタのゲート端子へと相互接続されるソース端子及びドレイン端子とを有する、P型トランジスタであってもよい。上記装置は、トランジスタM2が電圧依存性選択コンデンサを形成する図14で示される。
本発明の実施形態2において、実施形態1の選択コンデンサは、例えば薄膜トランジスタ(TFT、thin−film transistor)のような、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)によって形成することができる。上記トランジスタは、行選択線RWSに接続されるゲート端子と、上記増幅トランジスタのゲート端子へと相互接続されるソース端子及びドレイン端子とを有する、P型トランジスタであってもよい。上記装置は、トランジスタM2が電圧依存性選択コンデンサを形成する図14で示される。
第1状態において、トランジスタM2のゲート端子とソース端子との間の電圧VGSが、上記トランジスタのしきい電圧VT,M2よりも小さい場合、上記トランジスタはオンにされ、容量C1Aを示す。C1Aは、ゲート―ドレインの容量(CGD,M2)と、ゲート―ソースの容量(CGS,M2)と、ゲート―チャネルの容量(CGC,M2)との合計に等しい。第2状態において、トランジスタM2のゲート端子とソース端子との間の電圧VGSが、上記トランジスタのしきい電圧VT,M2より大きい場合、上記トランジスタはオフにされ、容量C1Bを示す。C1Bは、ゲート―ドレインの容量(CGD,M2)と、ゲート―ソースの容量(CGS,M2)との合計に等しい。従って、トランジスタM2は、図10に示す所定の電圧―容量関係を示す。
上記回路の動作は、第1の実施形態において述べたとおりである。
[実施形態3]
本発明の実施形態3において、実施形態1の選択コンデンサはn型トランジスタによって形成することができる。図15に示すように、本回路において、上記選択コンデンサを形成するトランジスタM2のゲート端子は、増幅トランジスタM1のゲート端子に接続される。そしてM2のソース端子とドレイン端子とは、行選択線RWSへと相互接続される。再度のことになるが、上記トランジスタは、図10に示す、所定の電圧―容量関係を示す。
本発明の実施形態3において、実施形態1の選択コンデンサはn型トランジスタによって形成することができる。図15に示すように、本回路において、上記選択コンデンサを形成するトランジスタM2のゲート端子は、増幅トランジスタM1のゲート端子に接続される。そしてM2のソース端子とドレイン端子とは、行選択線RWSへと相互接続される。再度のことになるが、上記トランジスタは、図10に示す、所定の電圧―容量関係を示す。
[実施形態4]
本発明の実施形態4において、上記ゲート端子のDC電圧は、上記アクティブピクセル型センサ回路へのダイオードの付加を介して、調整することができる。図16に示すように、上記ダイオードの第1端子(本実施形態における上記ダイオードの陰極端子)は、上記増幅トランジスタのゲート端子に接続され、上記ダイオードの第2端子(本実施形態における陽極端子)は、付加的なアドレス線VDCに接続される。
本発明の実施形態4において、上記ゲート端子のDC電圧は、上記アクティブピクセル型センサ回路へのダイオードの付加を介して、調整することができる。図16に示すように、上記ダイオードの第1端子(本実施形態における上記ダイオードの陰極端子)は、上記増幅トランジスタのゲート端子に接続され、上記ダイオードの第2端子(本実施形態における陽極端子)は、付加的なアドレス線VDCに接続される。
上記ダイオードは上記増幅トランジスタのゲート端子とアドレス線VDCとの間のパスを用意し、上記増幅トランジスタのゲート端子の初期安定状態のDC電圧VG0は、アドレス線VDCに与えられる一定電圧VDCにより決定される。従って、第1センサ回路が無効にされた時に上記増幅トランジスタの入力に既定の電圧を与えるよう、上記ダイオードは設定される。
行選択線RWSがハイの時、上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧は、上記選択コンデンサ越しの電荷注入によって上昇する。上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧はアドレス線VDCの一定電圧よりも大きくなり、つまりVG>VDCである。ここで、ダイオードD1は逆バイアスであり高い抵抗値を示すので、比較的高速な呼び出し動作は上記ダイオードの存在による影響を受けず、前述と同様に進展する。
本実施形態の優位な点は、上記増幅トランジスタのゲート端子の初期電圧VG0を既知の値に調整できることである。上記の柔軟性がない場合、製造過程で生成される電荷が上記ノード上で逃げ場を失い、上記センサ動作の不調を引き起こし得る未知の初期電圧の原因になるかもしれない。上記ダイオードは上記の逃げ場を失った電荷を放電させるパスを与え、上記センサの正確で信頼性の高い動作を保証する。
上記方法によるダイオードの利用は、高速読み出し動作と衝突することなく、上記増幅トランジスタのゲート端子の安定状態のDC電圧を調整するという概念を説明することを意図している。例えば、ダイオード構成において接続されるトランジスタ、または十分に高い抵抗値を有する抵抗器といった、他の周知方法を介して、同様の機能が実現され得る。
[実施形態5]
本発明の実施形態5において、実施形態4の電圧依存性選択コンデンサは、p型トランジスタを含む。図17に示すように、p型トランジスタM2は、行選択線RWSに接続されるゲート端子と、増幅トランジスタM1のゲート端子に接続されるドレイン端子と、ダイオードD1の陰極端子に接続されるソース端子とを伴って設定される。
本発明の実施形態5において、実施形態4の電圧依存性選択コンデンサは、p型トランジスタを含む。図17に示すように、p型トランジスタM2は、行選択線RWSに接続されるゲート端子と、増幅トランジスタM1のゲート端子に接続されるドレイン端子と、ダイオードD1の陰極端子に接続されるソース端子とを伴って設定される。
実施形態4で述べたように、上記ダイオードは、上記増幅トランジスタのゲート端子の安定状態のDC電圧を調整するのに用いられる。残る素子の目的と、本アクティブピクセル型センサ回路の動作とは、実施形態2において示した通りである。前述の通り、第1状態でトランジスタM2は、行選択線RWSと増幅トランジスタM1のゲート端子との間の電圧VGに対し容量C1Aを示す。C1Aは、ゲート―ドレインの容量(CGD,M2)と、ゲート―ソースの容量(CGS,M2)と、ゲート―チャネルの容量(CGC,M2)との合計に等しい。しかし、第2状態において、M2のゲート端子とソース端子との間の電圧VGSが上記トランジスタのしきい電圧VT、M2よりも大きく、上記トランジスタがオフになる時、M2は容量C1Bを示す。ここで、C1Bはゲート―ドレインの容量CGD,M2のみと等しい。
第2状態における減少した容量の結果、VGの最終増加率S1は減少し、トランジスタM2の増幅効果が増加する。上記増幅効果は、割合S0/S1に比例する。従って、本実施形態の優位な点は、上記アクティブピクセル型センサ回路の感度の向上である。
[実施形態6]
本発明の実施形態6において、前述までの実施形態のいずれか1つにおける、可変液晶コンデンサCVの領域におけるセルギャップは、対向基板の片方または両方の透明導体層の下の突起物を利用することを介して、狭められる。上記装置は図18の断面図に示される。上記突起物の構造と利用とは周知であり、例えば、前述の「Embedded Liquid Crystal Capacitive Touch Screen Technology for Large Size LCD Applications」に開示されており、本明細書においてさらに説明することはしない。
本発明の実施形態6において、前述までの実施形態のいずれか1つにおける、可変液晶コンデンサCVの領域におけるセルギャップは、対向基板の片方または両方の透明導体層の下の突起物を利用することを介して、狭められる。上記装置は図18の断面図に示される。上記突起物の構造と利用とは周知であり、例えば、前述の「Embedded Liquid Crystal Capacitive Touch Screen Technology for Large Size LCD Applications」に開示されており、本明細書においてさらに説明することはしない。
本実施形態の優位な点は、所定のセルギャップの機械的変形に対し、液晶コンデンサ素子の対応する容量の変化が増加することである。従って、プレッシャー入力における所定の変化に応じて振動する出力電力がより大きくなり、タッチ入力の強さに対し画素回路はより感度が上昇する。
[実施形態7]
本実施形態は、以下の基本概念を説明する。すなわち、液晶容量の変化に対するアクティブピクセル型センサ回路の出力の感度を上昇させるのに、プレチャージ動作が用いられる、という基本概念である。
本実施形態は、以下の基本概念を説明する。すなわち、液晶容量の変化に対するアクティブピクセル型センサ回路の出力の感度を上昇させるのに、プレチャージ動作が用いられる、という基本概念である。
図19に示すように、本実施形態のアクティブピクセル型センサ回路は、データ線DATと、電力供給線VDDと、行選択線RWSと、プレチャージ線PREと、増幅トランジスタM1と、可変液晶コンデンサ素子CVと、選択コンデンサC1とを含む。上記可変液晶コンデンサは、その第1端子において増幅トランジスタM1のゲート端子に接続され、その第2端子においてプレチャージ線PREに接続される。
上記可変液晶コンデンサは、例えば図21に示すような平面構造によって形成することができる。上記平面構造において、上記コンデンサの電極は同じ透明導体層によって形成され、従って、共平面電極である。上記コンデンサ電極がパターン形成される上記透明導体層は、増幅器M1と、選択コンデンサC1と、アドレス線VDDと、RWSとPREと同じ基板上に、形成することができる。対向基板上の透明導体層は、共通であってもよく、全てのセンサアレイを横断して切れ目なく続くものであってもよい。
ここで、上記アクティブピクセル型センサ回路の動作を、図20の波形ダイアグラムを参照しながら説明する。
第1の初期期間において、プレチャージ線PREは第1高電位VPRE,Hにあり、行選択線RWSは第1低電位VRWS,Lにあり、増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧VGは初期電圧VG0に等しい。VG0は上記増幅トランジスタのしきい電圧VT,M1よりも低い。従って、本期間中、増幅トランジスタM1はオフになっている。
第2プレチャージ期間において、上記プレチャージ線は第2低電位VPRE,Lに引き下げられる。上記プレチャージ線の上記電圧低下によって、上記増幅トランジスタのゲート端子からの電荷移動が発生する。電荷移動量は、上記ゲート端子と上記プレチャージ線との間に接続される液晶コンデンサCVの容量によって決定される。本期間中の上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧VGは次式で与えられる。
VG=VG0−(VPRE,H−VPRE,L).CV/(C1+CV+CG,M1)
ここで、CVは可変液晶コンデンサCVの容量であり、C1は選択コンデンサC1の容量であり、CG,M1は増幅トランジスタM1のゲート端子の容量である。
第3の読み出し期間において、上記行選択線は第2高電位VRWS,Hに引き上げられ、電荷が、選択コンデンサC1を経由して、増幅トランジスタM1のゲート端子へと注入される。上記ゲート端子の電圧上昇は、上記可変液晶コンデンサの容量により決定され、VGは以下の等式により与えられる。
VG=VG0+[(VRWS,H−VRWS,L).C1
−(VPRE,H−VPRE,L).CV]/(C1+CV+CG,M1)
上記読み出し期間中、増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧が、上記増幅トランジスタのしきい電圧VT,M1よりも高くなる場合、上記トランジスタはオンに切り替わり、上記データ線に接続されたバイアストランジスタM3とともに、ソースフォロワ増幅器を形成する。画素出力電圧VPIXは、上記ソースフォロワ増幅器の出力電圧として定義され、上記ゲート端末の電圧VGによって、つまり、上記液晶コンデンサ素子の容量によって、決定される。
上記読み出し期間の終わりに、プレチャージ線PREは第1高電位VPRE,Hに戻され、行選択線は第1低電位VRWS,Lに戻される。従って、上記増幅トランジスタのゲート端子はその初期電圧VG0に戻り、上記トランジスタはオフになる。
上記読み出し期間中に上記ソースフォロワ増幅器が生成した出力電圧は保持され、前述のように、周知の方法で読み出されることができる。
先行技術に比べた本実施形態の優位な点は、液晶容量における変化に対しての画素出力信号の感度が向上することである。
[実施形態8]
本発明の実施形態8において、実施形態7における共通透明導体電極は、可変液晶コンデンサCVの平面電極に対向する領域にパターン形成され、上記対向基板の透明導体によって形成される。上記対向する電極をパターン形成することは、図22に示すように、共通電極の中にホールを形成するのに利用することができるし、または、図23に示すように電気的に流動する電極セグメントを形成するのに利用することができる。
本発明の実施形態8において、実施形態7における共通透明導体電極は、可変液晶コンデンサCVの平面電極に対向する領域にパターン形成され、上記対向基板の透明導体によって形成される。上記対向する電極をパターン形成することは、図22に示すように、共通電極の中にホールを形成するのに利用することができるし、または、図23に示すように電気的に流動する電極セグメントを形成するのに利用することができる。
本実施形態の優位な点は、ディスプレイ共通電極からの、対向基板上のセンサ電極に対する寄生容量を減少させ、従って、表示動作からのアクティブピクセル型センサ回路への影響を減少させることである。
[実施形態9]
本発明の実施形態9において、図24の断面図に示すように、実施形態7または8の可変液晶コンデンサCVの領域におけるセルギャップは、対向基板の片面または両面の透明導体層の下にある突起物の利用を介して、狭められる。前述のように、上記突起物は周知であり、本明細書においてさらに説明することはしない。
本発明の実施形態9において、図24の断面図に示すように、実施形態7または8の可変液晶コンデンサCVの領域におけるセルギャップは、対向基板の片面または両面の透明導体層の下にある突起物の利用を介して、狭められる。前述のように、上記突起物は周知であり、本明細書においてさらに説明することはしない。
本実施形態の優位な点は、セルギャップの所定の機械的変形に対し、液晶コンデンサ素子の対応する容量の変化が増加することである。従って、押圧における所定の変化に応じて振動する出力電力がより大きくなり、タッチ入力の強さに対し、画素回路はより感度が上昇する。
[実施形態10]
本発明の実施形態10において、前述までの実施形態のいずれか1つにおけるセンサ電極を形成する透明導体層は、上記電極と共平面であるガードリングを形成するように、さらにパターン形成される。図25に示すように、上記ガードリングはセンサ電極付近まで延び、センサ電極と表示画素電極との間に電気的絶縁を与える。上記ガードリングは、例えば接地電位のような、既定の電位VSに制御することができる。
本発明の実施形態10において、前述までの実施形態のいずれか1つにおけるセンサ電極を形成する透明導体層は、上記電極と共平面であるガードリングを形成するように、さらにパターン形成される。図25に示すように、上記ガードリングはセンサ電極付近まで延び、センサ電極と表示画素電極との間に電気的絶縁を与える。上記ガードリングは、例えば接地電位のような、既定の電位VSに制御することができる。
前述までの実施形態の欠点は、センサ電極と表示画素電極との間の寄生容量結合が、上記センサの動作における干渉を招くかもしれないことである。上記表示画素電極の電圧が上記センサ画素電極に直接つながるだけでなく、上記液晶材料自体が、表示画素電極の周辺領域において、上記電圧によって攪乱される。この結果、上記センサ電極の領域における上記液晶材料の状態が、つまり計測されている上記可変液晶コンデンサの容量が、表示データから影響される。本実施形態の優位な点は、上記ガードリングがセンサ電極とディスプレイ電極とを電気的に絶縁し、上記センサ電極の周辺領域における液晶材料の状態を制御することである。従って、センサ動作と表示動作との間の干渉が減少する。
[実施形態11]
本発明の実施形態11において、実施形態7から実施形態10のいずれか1つにおける増幅トランジスタのゲート端子のDC電圧は、上記アクティブセンサ回路へのダイオードの追加を介して、調整することができる。図26に示すように、第1端子(本実施形態における上記ダイオードの陰極端子)は、上記増幅トランジスタのゲート端子に接続され、第2端子(本実施形態における陽極端子)はプレチャージアドレス線PREに接続される。
本発明の実施形態11において、実施形態7から実施形態10のいずれか1つにおける増幅トランジスタのゲート端子のDC電圧は、上記アクティブセンサ回路へのダイオードの追加を介して、調整することができる。図26に示すように、第1端子(本実施形態における上記ダイオードの陰極端子)は、上記増幅トランジスタのゲート端子に接続され、第2端子(本実施形態における陽極端子)はプレチャージアドレス線PREに接続される。
上記回路の動作は、実施形態4で説明した動作と同様である。上記増幅トランジスタのゲート端子の初期安定状態のDC電圧VG0がプレチャージ線PREに与えられる一定電圧VPREに等しくなるよう、上記ダイオードは、上記増幅トランジスタのゲート端子と上記アドレス線PREとの間のパスを用意する。図27の波形ダイアグラムに示すように、プレチャージ線はアクティブロウ(active low)であり、つまり通常はハイ状態である。従って、M1が読み出し期間外ではオフのままであるには、プレチャージ信号の高電位は増幅トランジスタM1のしきい電圧VT,M1よりも小さくなるよう選択される必要がある。
本実施形態の優位な点は、上記増幅トランジスタのゲート端子の初期電圧VG0を周知の値に調整することができ、従って上記回路の信頼性を向上させることである。
[実施形態12]
本発明の実施形態12において、可変液晶コンデンサと、プレチャージ線と、電圧依存性選択コンデンサとは、同じアクティブピクセル型センサ回路の中で連結される。上記連結の一例を図28に示す。上記連結の一例は、データ線DATと、電力供給線VDDと、行選択線RWSと、プレチャージ線PREと、増幅トランジスタM1と、可変液晶コンデンサ素子CVと、電圧依存性選択コンデンサC1とを含む。
本発明の実施形態12において、可変液晶コンデンサと、プレチャージ線と、電圧依存性選択コンデンサとは、同じアクティブピクセル型センサ回路の中で連結される。上記連結の一例を図28に示す。上記連結の一例は、データ線DATと、電力供給線VDDと、行選択線RWSと、プレチャージ線PREと、増幅トランジスタM1と、可変液晶コンデンサ素子CVと、電圧依存性選択コンデンサC1とを含む。
可変液晶コンデンサは、増幅トランジスタM1のゲート端子とプレチャージ線PREとの間に接続される。上記可変液晶コンデンサ素子は、実施形態7から実施形態10までのいずれか1つで説明したのと同様に、形成することができる。上記電圧依存性選択コンデンサは、増幅トランジスタM1のゲート端子と行選択線RWSとの間に接続される。上記電圧依存性液晶コンデンサ素子は、実施形態1から実施形態3までのいずれか1つで説明したのと同様に、電圧―容量関係を示すことができ、形成することができる。
ここで、上記アクティブピクセル型センサ回路の動作を、図29の波形ダイアグラムを参照しつつ、説明する。
第1の初期期間において、プレチャージ線PREは第1高電位VPRE,Hにあり、行選択線RWSは第1低電位VRWS,Lにある。増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧VGは初期電圧VG0に等しい。VG0は上記増幅トランジスタのしきい電圧VT,M1よりも小さく、VRWS,L。に比例し、上記選択用トランジスタのしきい電圧VT,C1よりも小さい。従って、上記期間中、増幅トランジスタM1はオフであり、上記選択コンデンサは大きな第1容量C1Aを示す。
第2プレチャージ期間において、上記プレチャージ線は第2低電位VPRE,Lに引き下げられる。上記プレチャージ線における上記電圧低下によって、液晶コンデンサCVの容量によって決定される量の電荷が、上記増幅トランジスタのゲート端子から移動する。CVは上記ゲート端子とプレチャージ線との間に接続される。上記期間中、上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧VGは、次式で与えられる。
VG=VG0−(VPRE,H−VPRE,L).CV/(C1A+CV+CG,M1)
ここで、CVは可変液晶コンデンサCVの容量であり、C1Aは初期第1状態における選択コンデンサC1の容量であり、CG,M1は増幅トランジスタM1のゲート端子の容量である。
第2プレチャージ期間の全期間を通して、上記選択コンデンサ越しの電圧VC1が上記選択コンデンサのしきい電圧VT,C1よりも低いままであるように、上記行選択線の第1低電位VRWS,Lが設定される。従って、上記期間中の選択コンデンサは、大きな第1容量C1Aを示し続ける。
第3の読み出し期間において、上記行選択線の電圧は、その最終高電位VRWS,Hに向かって上昇する。まず、行選択線RWSの電圧が上昇し始めるにつれ、選択コンデンサC1を横断して増幅トランジスタM1のゲート端子に電位が注入される。上記行選択線の上昇開始に応じた、上記ゲート端子の電圧は、次式で与えられる。
VG=VG0+[(VRWS−VRWS,L).C0−(VPRE,H−VPRE,L).CV]/(C1A+CV+CG,M1)
上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧は、上記行選択用トランジスタRWSの電圧よりも緩やかに上昇し、可変液晶コンデンサ素子CVの電圧によって決定される。RWSの上昇期間中の或る点で、電圧依存性選択コンデンサ越しの電位差VC1が上記選択コンデンサのしきい電圧VT,C1よりも大きくなるように、VRWSはVGに十分比例して上昇することができる。従って、上記選択コンデンサは小さな第2容量C1Bを示し、行選択線が上昇を続ける一方で、上記ゲート端子の電圧上昇率は減少する。ここで、上記ゲート端子の電圧は次式で与えられる。
VG =VG0+[(VRWS,T−VRWS,L).C1A−
(VPRE,H−VPRE,L).CV]/(C1A+CV+CG,M1)
+(VRWS−VRWS,T).C1B/(C1B+CV+CG,M1)
ここで、VRWS,Tは、上記選択コンデンサの容量が高から低へと遷移するのに対応する、上記行選択線の電圧である。
上記行選択線がその高電位VRWS,Hに達した後、読み出し期間中のゲート端子の最終電圧が実現され、次式で示される。
VG =VG0+[(VRWS,T−VRWS,L).C1A−
(VPRE,H−VPRE,L).CV]/(C1A+CV+CG,M1)
+(VRWS,H−VRWS,T).C1B/(C1B+CV+CG,M1)
読み出し期間中、増幅トランジスタM1のゲート端子の電圧が、上記増幅トランジスタのしきい電圧VT,M1よりも上昇する場合、上記トランジスタはオンに切り替わり、上記データ線に接続したバイアストランジスタM3とともに、ソースフォロワ増幅器を形成する。画素出力電圧VPIXは、上記ソースフォロワ増幅器の出力電圧として定義され、上記ゲート端末の電圧VGによって、つまり上記液晶コンデンサ素子の容量によって、決定される。
読み出し期間の最後に、プレチャージ線PREは第1高電位VPRE,Hに戻り、上記行選択線は第1低電位VRWS,Lに戻る。従って、上記増幅トランジスタのゲート端子はその初期電位VG0に戻り、上記増幅トランジスタはオフになる。
読み出し期間中に上記ソースフォロワ増幅器が生成した出力電圧は保持され、前述のように、周知の方法で読み出されることができる。
上記アクティブピクセル型センサ回路の増幅効果は、上記選択コンデンサC1の電圧依存性と下記の事実とから生じる。すなわち、上記選択コンデンサの遷移に一致する上記行選択電圧VRWS,Tは、可変液晶コンデンサCVの容量によって決定されるという事実である。図29に示すように、CVが増加するにつれて、上記行選択電圧におけるより小さな上昇に対して、上記選択コンデンサの低容量への遷移が起こる。プレチャージ動作によって生じる、上記増幅トランジスタのゲート端子の電圧低下は、上記選択コンデンサ越しの電位差VC1を生み出す。VC1は上記可変液晶コンデンサの容量によって決定される。従って、VC1がしきい電圧VT,C1より高くなるのに必要とされる、上記行選択線の電圧上昇は、前述のようにRWSの立ち上がりエッジに起因するゲート端子の上昇率によってだけでなく、プレチャージ期間の最後におけるVC1の値によっても決定される。
従って、本実施形態の優位な点は、プレチャージ動作と電圧依存性選択コンデンサとを連結することで、それらが単独で実現する向上以上のセンサ感度の向上が可能になることである。
[実施形態13]
本実施形態は、1つのAMLCDサブ画素回路の中に、センサ素子とディスプレイ素子とを備えていることを含む。上記AMLCDサブ画素回路の中で、上記センサ素子は、前述までの実施形態のいずれか1つで述べたように、アクティブピクセル型センサ回路を構成することができる。さらに上記ディスプレイ素子は、上記AMLCDサブ画素回路の中で、画素スイッチトランジスタと、ストレージコンデンサと、液晶素子とを含む。上記ディスプレイ素子の動作は周知であり、本明細書においてさらに説明することはしない。
本実施形態は、1つのAMLCDサブ画素回路の中に、センサ素子とディスプレイ素子とを備えていることを含む。上記AMLCDサブ画素回路の中で、上記センサ素子は、前述までの実施形態のいずれか1つで述べたように、アクティブピクセル型センサ回路を構成することができる。さらに上記ディスプレイ素子は、上記AMLCDサブ画素回路の中で、画素スイッチトランジスタと、ストレージコンデンサと、液晶素子とを含む。上記ディスプレイ素子の動作は周知であり、本明細書においてさらに説明することはしない。
図23は、本実施形態の構成の一例を示している。本実施形態において、実施形態12の画素回路は、AMLCDの上記サブ画素におけるディスプレイ素子とともに、備えられる。センサ読み出しドライバは、列バイアストランジスタと、先行技術に一例が開示されており、上記ドライバからセンサ信号を出力する、付加的な回路とを含む。なお、列バイアストランジスタは、画素ソースフォロワトランジスタとともに、ソースフォロワ増幅器を形成する。
[実施形態14]
本発明の実施形態14において、実施形態1から実施形態12までのいずれか1つにおけるアクティブピクセル型センサ回路は、液晶表示画素から成る第2アレイとして設定されるAMLCDの複数画素の中に備えられる。第1センサ回路から成る第1アレイと、液晶表示画素から成る第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定装置によって、座標特定される。図32の装置は、1つの表示画素を横断するアクティブピクセル型センサ回路を備えるという概念を示す。上記表示画素は、サブ画素の合成色グループを含むことができる。例えば、上記表示画素は、上記画素が表示する赤と緑と青との(RGB)波長の色の濃さを個別に制御する3つのサブ画素を含むことができる。上記センサ画素回路の上記素子は、上記3つのサブ画素を横断する任意の適切な方法で、設定することができる。
本発明の実施形態14において、実施形態1から実施形態12までのいずれか1つにおけるアクティブピクセル型センサ回路は、液晶表示画素から成る第2アレイとして設定されるAMLCDの複数画素の中に備えられる。第1センサ回路から成る第1アレイと、液晶表示画素から成る第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定装置によって、座標特定される。図32の装置は、1つの表示画素を横断するアクティブピクセル型センサ回路を備えるという概念を示す。上記表示画素は、サブ画素の合成色グループを含むことができる。例えば、上記表示画素は、上記画素が表示する赤と緑と青との(RGB)波長の色の濃さを個別に制御する3つのサブ画素を含むことができる。上記センサ画素回路の上記素子は、上記3つのサブ画素を横断する任意の適切な方法で、設定することができる。
本実施形態の優位な点は、ディスプレイの開口率が、これまでに示した他の実施形態に比べ、増加することである。図32の回路は典型例を意図しており、上記センサ画素回路の上記素子は、任意の数の表示サブ画素にわたって構成することができる。
[実施形態15]
図33に示すように、本発明の実施形態15において、実施形態1から実施形態12までのいずれか1つにおけるアクティブピクセル型センサ回路は、AMLCDの各画素の中に備えられる。上記AMLCDの各画素の中で、センサ素子とディスプレイ素子とは共通の信号線を共有する。
図33に示すように、本発明の実施形態15において、実施形態1から実施形態12までのいずれか1つにおけるアクティブピクセル型センサ回路は、AMLCDの各画素の中に備えられる。上記AMLCDの各画素の中で、センサ素子とディスプレイ素子とは共通の信号線を共有する。
ディスプレイソース線は、時分割法によって、高電力ソースと、センサ画素用ソースフォロワ増幅器の出力線とに利用することができる。画素値を読み出すためには、上記センサ画素用ソースフォロワ増幅器は、センサ行のための全時間の内のほんの一瞬の間に形成されれば十分である。上記瞬間は、ディスプレイの水平方向のブランキング期間に一致するよう設定することができる。ディスプレイの水平方向のブランキング期間において、ディスプレイソース線は、通常、接続が切られる。従って、上記ディスプレイドライバ回路は、大きな変更を必要としない。
ここで、動作を共有する上記ソース線について、図33と34とを参照しながら説明する。ディスプレイ信号HSYNCは、ディスプレイ行のための期間の開始を意味する。上記開始の後、液晶ディスプレイ素子の状態を制御し、上記AMLCDから映像を出力するために、ソース線SLrとSLgとSLbとが適切な値に制御される。
ここで、画素ゲート線GLは、上記ソース線の電圧が隣接画素へと移されるように、ディスプレイゲートドライバの制御の下で、ハイでパルス出力される。表示データが上記ソース線に書き込まれ、上記画素に移された後、上記ソース線は、ディスプレイブランキング期間の開始時に、接続が切られる。上記ディスプレイブランキング期間は、対向電極を周期的に反転させるAMLCDデバイスに共通の周知技術である。
上記ディスプレイブランキング期間中、センサ行選択信号はハイである。同時に、センサ画素用ソースフォロワ増幅トランジスタM1のドレイン電極に接続されるディスプレイソース線は、VDDへと制御される。バイアス電圧VBがセンサ列のバイアストランジスタM3のゲートに与えられる。なお、上記ディスプレイ動作の間、M3がオフになり、上記ディスプレイ動作に干渉しないように、VBは低電位に制御される。ここで、M1とM3とはソースフォロワ増幅器を形成し、上記ソースフォロワ増幅器の出力は、上記センサ電極の領域における液晶の容量を示す。上記ソースフォロワの出力電力が読み出されると、上記行選択信号RWSと、列バイアス信号CBとは共に、低電位に戻される。
本実施形態の優位な点は、ディスプレイ信号線とセンサ信号線との共有に関連する前述までの実施形態に比べ、開口率が増加することである。
図33の装置は、本明細書記載のアクティブピクセル型センサ回路を、AMLCDの画素の中に備えるという概念を示そうとするものであり、上記AMLCDの画素において、ディスプレイ素子とセンサ素子とは共通の線を共有する。上記センサ素子は、複数の表示画素を横断する任意の適切な方法で設定することができ、従って、上記図に示す装置に限定されるものではない。
[実施形態16]
本発明の実施形態16において、2種類以上の異なるアクティブピクセル型センサ回路は、調整されたパターンで、AMLCDのマトリクス内に備えられる。従って、本実施形態における上記AMLCDは、第1センサ回路から成る第1アレイと、第2センサ回路から成る第3アレイとに加え、液晶表示画素から成る第2アレイを含むことができる。第1センサ回路と第2センサ回路とは、アクティブピクセル回路であることができ、本明細書で既に説明したアクティブピクセル型センサ回路のいずれかによって形成することができる。上記第1センサ回路と第2センサ回路とは、各々、入力圧力に対し異なる感度を示すことができる。例えば、第2センサ回路は、第1センサ回路と比べて低い感度を有するとしてもよい。各アクティブピクセル型センサ回路は、複数の表示画素を横断して備えることができる。例えば図35に示すように、低感度の第1アクティブピクセル型センサ回路と、高感度の第2アクティブピクセル型センサ回路とは、第1センサ回路と第2センサ回路とが交互に設定されるように、ディスプレイマトリクスの隣接画素内に備えることができる。
本発明の実施形態16において、2種類以上の異なるアクティブピクセル型センサ回路は、調整されたパターンで、AMLCDのマトリクス内に備えられる。従って、本実施形態における上記AMLCDは、第1センサ回路から成る第1アレイと、第2センサ回路から成る第3アレイとに加え、液晶表示画素から成る第2アレイを含むことができる。第1センサ回路と第2センサ回路とは、アクティブピクセル回路であることができ、本明細書で既に説明したアクティブピクセル型センサ回路のいずれかによって形成することができる。上記第1センサ回路と第2センサ回路とは、各々、入力圧力に対し異なる感度を示すことができる。例えば、第2センサ回路は、第1センサ回路と比べて低い感度を有するとしてもよい。各アクティブピクセル型センサ回路は、複数の表示画素を横断して備えることができる。例えば図35に示すように、低感度の第1アクティブピクセル型センサ回路と、高感度の第2アクティブピクセル型センサ回路とは、第1センサ回路と第2センサ回路とが交互に設定されるように、ディスプレイマトリクスの隣接画素内に備えることができる。
前述までの実施形態で説明したように、容量センサ感度の向上の欠点は、上記センサの出力電圧の範囲が限定されるかもしれないということである。つまり、感度が向上するにつれ、ますます小さな入力圧力に対してさえ、上記センサ出力は飽和するようになる。一方で、入力の実際上の強さを感知できるタッチパネルが求められる。上記タッチパネルにおいて、入力具は、例えばスタイラスやペンのような接触範囲の比較的小さなものから、例えば指のような接触範囲の比較的大きなものまでを含む。他方で、入力の強さについては大きな範囲が求められる。従って、生成される圧力の範囲は、単一のアクティブピクセル型センサ回路が計測可能な範囲を超えてしまうかもしれない。
本実施例の優位な点は、容量センサアレイの範囲を広げることができることである。図35の例において、小さな接触範囲に入力タッチの強い力を加える入力具は、上述までの通常のアクティブピクセル回路のような、第1アクティブピクセル型センサ回路によって計測される。一方、大きな接触範囲に入力タッチの弱い力を加える入力具は、本発明の実施形態12のアクティブピクセル型センサ回路のような、第2アクティブピクセル型センサ回路によって計測される。
上述の本発明が、様々な点で変更可能であることは明らかであろう。上記変更は、本発明の精神と範囲とから逸脱するものと見なされるべきではない。本発明の一実施例であることが明らかな変形例は全て、下記に示す本発明の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
上述の本発明が、様々な点で変更可能であることは明らかであろう。上記変更は、本発明の精神と範囲とから逸脱するものと見なされるべきではない。本発明の一実施例であることが明らかな変形例は全て、下記に示す本発明の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
なお、本発明に係る構成を以下にまとめておく。
(構成1)
第1センサ回路の第1アレイであって、上記第1センサ回路がそれぞれ液晶検知コンデンサを含む第1アレイと、
入力が、上記液晶検知コンデンサの第1端子に接続された増幅器と、
容量が電圧の関数であり、上記増幅器の入力とセンサ回路選択入力との間に接続された電圧依存性コンデンサと
を含んでいる液晶デバイス。
(構成2)
上記検知コンデンサは、タッチイベントに応じて変化する容量を有している構成1に記載のデバイス。
(構成3)
上記電圧依存性コンデンサは、第1電圧がかかると第1容量を示し、上記第1電圧の値より大きな値を有する第2電圧の印加に対しては、第1容量よりも小さい第2容量を示す構成1または2に記載のデバイス。
(構成4)
上記選択入力は、上記第1センサ回路を無効にするための第3電圧を受けるとともに、上記第1回路を有効にするための、上記第3電圧の値よりも大きな値を有する第4電圧を受けるように構成されている構成1から3のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成5)
上記増幅器は、第1トランジスタを含む構成1から4のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成6)
上記第1トランジスタは、第1金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む構成5に記載のデバイス。
(構成7)
上記第1トランジスタは、ソースフォロワとして接続されている構成6に記載のデバイス。
(構成8)
上記第1アレイは、共通ソースロードに接続されている上記第1センサ回路の各列のソースフォロワとともに、上記第1センサ回路の行列を含んでいる構成7に記載のデバイス。
(構成9)
各行の上記第1センサ回路の選択入力は相互接続されている構成8に記載のデバイス。
(構成10)
上記電圧依存性コンデンサは、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含んでいる構成1から9のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成11)
上記第2電界効果トランジスタのソースとドレインとは相互接続されている構成10に記載のデバイス。
(構成12)
上記第1センサ回路は各々ダイオードを含み、上記ダイオードは、上記増幅器の入力に接続された第1端子を有し、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている構成1から11のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成13)
上記第2電界効果トランジスタはソース―ドレインのパスを有し、上記ソース―ドレインのパスは、上記増幅器の入力とダイオードの第1端子との間に接続され、上記ダイオードは、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている構成10に記載のデバイス。
(構成14)
上記ダイオードの第2端子は、上記第1センサ回路のアドレス入力に接続されている構成12または13に記載のデバイス。
(構成15)
上記第1センサ回路の検知コンデンサの第2端子は、相互接続されている構成1から14のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成16)
上記検知コンデンサの上記第2端子は、共通端子を含んでいる構成15に記載のデバイス。
(構成17)
上記検知コンデンサの第2端子は、プレチャージ入力に接続されている構成1から16のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成18)
構成12または13を基礎とする構成17に記載のデバイスであって、上記ダイオードの第2端子は、プレチャージ入力に接続されているデバイス。
(構成19)
上記検知コンデンサは、液晶材料の隣接層と協調する共平面電極を有する平面コンデンサを含んでいる構成1から18のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成20)
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電極ギャップに対面している構成19に記載のデバイス。
(構成21)
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電気的フローティング電極に対面している構成19に記載のデバイス。
(構成22)
上記共平面電極は、実質的に固定された電圧を受けるように構成された共平面ガードリングに囲まれている構成19から21のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成23)
液晶表示画素の第2アレイを含んでいる構成1から22のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成24)
上記第1アレイと第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定アレンジメントによって座標特定される構成23に記載のデバイス。
(構成25)
上記座標特定アレンジメントは、ディスプレイブランキング期間中、第1アレイの座標特定を行うように構成されている構成24に記載のデバイス。
(構成26)
上記第1センサ回路は、データ入力線に接続された出力を有し、上記データ入力線は、画素データ入力に接続されている構成23から25のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成27)
上記第1センサ回路は、各々、少なくとも1つの画素のグループに対応付けられている構成23から26のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成28)
上記グループは、各々、サブ画素の合成色グループを含んでいる構成27に記載のデバイス。
(構成29)
上記第1センサ回路の感度より低い感度を有する第2センサ回路の第3アレイを含んでいる構成1から28のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成30)
上記第2センサ回路は、間に第1センサ回路を挟んでいる構成29に記載のデバイス。
(構成31)
タッチスクリーンとして動作するように構成されている構成1から30のいずれか1項に記載のデバイス。
なお、本発明に係る構成を以下にまとめておく。
(構成1)
第1センサ回路の第1アレイであって、上記第1センサ回路がそれぞれ液晶検知コンデンサを含む第1アレイと、
入力が、上記液晶検知コンデンサの第1端子に接続された増幅器と、
容量が電圧の関数であり、上記増幅器の入力とセンサ回路選択入力との間に接続された電圧依存性コンデンサと
を含んでいる液晶デバイス。
(構成2)
上記検知コンデンサは、タッチイベントに応じて変化する容量を有している構成1に記載のデバイス。
(構成3)
上記電圧依存性コンデンサは、第1電圧がかかると第1容量を示し、上記第1電圧の値より大きな値を有する第2電圧の印加に対しては、第1容量よりも小さい第2容量を示す構成1または2に記載のデバイス。
(構成4)
上記選択入力は、上記第1センサ回路を無効にするための第3電圧を受けるとともに、上記第1回路を有効にするための、上記第3電圧の値よりも大きな値を有する第4電圧を受けるように構成されている構成1から3のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成5)
上記増幅器は、第1トランジスタを含む構成1から4のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成6)
上記第1トランジスタは、第1金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む構成5に記載のデバイス。
(構成7)
上記第1トランジスタは、ソースフォロワとして接続されている構成6に記載のデバイス。
(構成8)
上記第1アレイは、共通ソースロードに接続されている上記第1センサ回路の各列のソースフォロワとともに、上記第1センサ回路の行列を含んでいる構成7に記載のデバイス。
(構成9)
各行の上記第1センサ回路の選択入力は相互接続されている構成8に記載のデバイス。
(構成10)
上記電圧依存性コンデンサは、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含んでいる構成1から9のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成11)
上記第2電界効果トランジスタのソースとドレインとは相互接続されている構成10に記載のデバイス。
(構成12)
上記第1センサ回路は各々ダイオードを含み、上記ダイオードは、上記増幅器の入力に接続された第1端子を有し、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている構成1から11のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成13)
上記第2電界効果トランジスタはソース―ドレインのパスを有し、上記ソース―ドレインのパスは、上記増幅器の入力とダイオードの第1端子との間に接続され、上記ダイオードは、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている構成10に記載のデバイス。
(構成14)
上記ダイオードの第2端子は、上記第1センサ回路のアドレス入力に接続されている構成12または13に記載のデバイス。
(構成15)
上記第1センサ回路の検知コンデンサの第2端子は、相互接続されている構成1から14のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成16)
上記検知コンデンサの上記第2端子は、共通端子を含んでいる構成15に記載のデバイス。
(構成17)
上記検知コンデンサの第2端子は、プレチャージ入力に接続されている構成1から16のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成18)
構成12または13を基礎とする構成17に記載のデバイスであって、上記ダイオードの第2端子は、プレチャージ入力に接続されているデバイス。
(構成19)
上記検知コンデンサは、液晶材料の隣接層と協調する共平面電極を有する平面コンデンサを含んでいる構成1から18のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成20)
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電極ギャップに対面している構成19に記載のデバイス。
(構成21)
上記共平面電極は、上記層に対置する側の電気的フローティング電極に対面している構成19に記載のデバイス。
(構成22)
上記共平面電極は、実質的に固定された電圧を受けるように構成された共平面ガードリングに囲まれている構成19から21のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成23)
液晶表示画素の第2アレイを含んでいる構成1から22のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成24)
上記第1アレイと第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定アレンジメントによって座標特定される構成23に記載のデバイス。
(構成25)
上記座標特定アレンジメントは、ディスプレイブランキング期間中、第1アレイの座標特定を行うように構成されている構成24に記載のデバイス。
(構成26)
上記第1センサ回路は、データ入力線に接続された出力を有し、上記データ入力線は、画素データ入力に接続されている構成23から25のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成27)
上記第1センサ回路は、各々、少なくとも1つの画素のグループに対応付けられている構成23から26のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成28)
上記グループは、各々、サブ画素の合成色グループを含んでいる構成27に記載のデバイス。
(構成29)
上記第1センサ回路の感度より低い感度を有する第2センサ回路の第3アレイを含んでいる構成1から28のいずれか1項に記載のデバイス。
(構成30)
上記第2センサ回路は、間に第1センサ回路を挟んでいる構成29に記載のデバイス。
(構成31)
タッチスクリーンとして動作するように構成されている構成1から30のいずれか1項に記載のデバイス。
Claims (31)
- 第1センサ回路の第1アレイであって、上記第1センサ回路がそれぞれ液晶検知コンデンサを含む第1アレイと、
入力が、上記液晶検知コンデンサの第1端子に接続された増幅器と、
容量が電圧の関数であり、上記増幅器の入力とセンサ回路選択入力との間に接続された電圧依存性コンデンサと
を含んでいる液晶デバイス。 - 上記検知コンデンサは、タッチイベントに応じて変化する容量を有している請求項1に記載のデバイス。
- 上記電圧依存性コンデンサは、第1電圧がかかると第1容量を示し、上記第1電圧の値より大きな値を有する第2電圧の印加に対しては、第1容量よりも小さい第2容量を示す請求項1または2に記載のデバイス。
- 上記選択入力は、上記第1センサ回路を無効にするための第3電圧を受けるとともに、上記第1センサ回路を有効にするための、上記第3電圧の値よりも大きな値を有する第4電圧を受けるように構成されている請求項1から3のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記増幅器は、第1トランジスタを含む請求項1から4のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第1トランジスタは、第1金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む請求項5に記載のデバイス。
- 上記第1トランジスタは、ソースフォロワとして接続されている請求項6に記載のデバイス。
- 上記第1アレイは、共通ソースロードに接続されている上記第1センサ回路の各列のソースフォロワとともに、上記第1センサ回路の行列を含んでいる請求項7に記載のデバイス。
- 各行の上記第1センサ回路の選択入力は相互接続されている請求項8に記載のデバイス。
- 上記電圧依存性コンデンサは、第2金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含んでいる請求項1から9のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第2電界効果トランジスタのソースとドレインとは相互接続されている請求項10に記載のデバイス。
- 上記第1センサ回路は各々ダイオードを含み、上記ダイオードは、上記増幅器の入力に接続された第1端子を有し、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている請求項1から11のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第2電界効果トランジスタはソース―ドレインのパスを有し、上記ソース―ドレインのパスは、上記増幅器の入力とダイオードの第1端子との間に接続され、上記ダイオードは、上記第1センサ回路が無効の時に上記増幅器の入力に既定の電圧を与えるように構成されている請求項10に記載のデバイス。
- 上記ダイオードの第2端子は、上記第1センサ回路のアドレス入力に接続されている請求項12または13に記載のデバイス。
- 上記第1センサ回路の検知コンデンサの第2端子は、相互接続されている請求項1から14のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記検知コンデンサの上記第2端子は、共通端子を含んでいる請求項15に記載のデバイス。
- 上記検知コンデンサの第2端子は、プレチャージ入力に接続されている請求項1から16のいずれか1項に記載のデバイス。
- 請求項12または13を基礎とする請求項17に記載のデバイスであって、上記ダイオードの第2端子は、プレチャージ入力に接続されているデバイス。
- 上記検知コンデンサは、液晶材料の隣接層と協調する共平面電極を有する平面コンデンサを含んでいる請求項1から18のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記共平面電極は、上記層に対置する側の電極ギャップに対面している請求項19に記載のデバイス。
- 上記共平面電極は、上記層に対置する側の電気的フローティング電極に対面している請求項19に記載のデバイス。
- 上記共平面電極は、実質的に固定された電圧を受けるように構成された共平面ガードリングに囲まれている請求項19から21のいずれか1項に記載のデバイス。
- 液晶表示画素の第2アレイを含んでいる請求項1から22のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第1アレイと第2アレイとは、共通のアクティブマトリクス型座標特定アレンジメントによって座標特定される請求項23に記載のデバイス。
- 上記座標特定アレンジメントは、ディスプレイブランキング期間中、第1アレイの座標特定を行うように構成されている請求項24に記載のデバイス。
- 上記第1センサ回路は、データ入力線に接続された出力を有し、上記データ入力線は、画素データ入力に接続されている請求項23から25のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第1センサ回路は、各々、少なくとも1つの画素のグループに対応付けられている請求項23から26のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記グループは、各々、サブ画素の合成色グループを含んでいる請求項27に記載のデバイス。
- 上記第1センサ回路の感度より低い感度を有する第2センサ回路の第3アレイを含んでいる請求項1から28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 上記第2センサ回路は、間に第1センサ回路を挟んでいる請求項29に記載のデバイス。
- タッチスクリーンとして動作するように構成されている請求項1から30のいずれか1項に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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