JP4507480B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネル上で座標入力が可能な表示装置に関するものであり、特に座標検出構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば液晶表示装置においては、画像表示が可能であるばかりでなく、それに対してインタラクティブに人間が情報を入力できる装置が望まれている。特に、各種PDA(Personal Digital Assistant)や携帯電話、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション用の表示装置はこの傾向が強い。
【0003】
情報入力装置としては、例えばパーソナルコンピュータにおけるキーボード等が代表的であるが、上記液晶表示装置にキーボードを別途取り付けたのでは装置が大型化し、携帯用、カーナビゲーション用としては不適当である。そこで、いわゆるタッチパネルのように、液晶表示装置の表示パネルにセンサーを形成し、例えばパネル面に指先等でふれることにより情報を入力する表示一体型の情報入力装置が開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで提案された情報入力装置では、装置全体の厚さが厚くなったり、情報入力装置が妨げになって光の透過率が低下し輝度が確保できなくなる等の課題を残しており、その改善が待たれるところである。
【0005】
例えば、特開2000−259347号公報には、パネル上の座標を検知するタッチパネルと表示装置であるLCDパネルとを独立に形成し、これを重ね合わせた装置が開示されている。このような構造を採用した場合、パネルの厚さが厚くなり、かつLCD基板とタッチパネル基板とが二重に存在することになり、バックライトからの光が減少し、透過率を向上させることができないという問題が生ずる。また、この例では、座標検出用にペン型の入力素子を使用しているので、使用状況が限定されてしまうという不都合もある。
【0006】
また、特許第2975528号公報には、行と列の構成の液晶表示装置に光受光素子を組み合わせて座標を検知するシステムが開示されている。しかしながら、液晶表示装置部と受光素子部とは、それぞれ別の支持基板に形成されているため、モジュールの厚さを薄くすることができない。また、受光素子を電気的に独立して操作することができないため、座標検出の高密度化が難しい。
【0007】
さらに、特許第2548925号公報には、画素を駆動する薄膜トランジスタと、光検出素子を駆動する薄膜トランジスタとを同一基板上に形成した入力機能付きマトリクス型表示装置が記載されているが、検出素子と画素スイッチとが分離した形で基板に配置されていないため、電気ノイズによる誤作動が画像表示時、あるいは座標検出時に発生するおそれがある。また、画素を駆動する薄膜トランジスタと検出素子を駆動する薄膜トランジスタとを同一基板上に平面的に並べて配置する場合、余分な面積が必要となったり、開口率を低下させたりする要因となる。
【0008】
そこで、本発明は、上述した従来技術の有する問題を解消することを目的とするものであり、装置全体の厚さを薄くすることができ、光の透過率も十分に確保し得る表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、画素単位での座標入力が可能で、文字や絵等の情報も直接入力することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る表示装置は、画像表示のための駆動回路が面に形成された駆動基板と、当該駆動基板と対向配置される対向基板とを有する表示装置であって、上記対向基板の面に座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されており、上記画像表示のための駆動回路が各画素を駆動する薄膜トランジスタを備えるとともに、上記座標検出素子を駆動する駆動回路が各座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタを備えており、上記各画素を駆動する薄膜トランジスタと、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタとのそれぞれは、互いに同様の構成であって、前記駆動基板と前記対向基板とのそれぞれの面において、同一の位置に対向して配置されている。
【0010】
上述した構成を有する本発明に係る表示装置では、座標検出素子やその駆動回路を、画像表示のための対向基板上に直接形成しているので、これらを搭載するための基板を別途用意する必要がない。したがって、部品点数(特に基板枚数)が削減され、パネルモジュール、ひいては装置全体が薄型化される。また、基板は、どのような材質であろうと光透過性を低下させる方向にあり、したがって上記基板枚数の削減は、光透過率を確保する上でも有効であり、十分な透過率が確保される。
【0011】
また、本発明に係る表示装置では、画素駆動のための薄膜トランジスタと座標検出素子を駆動するための薄膜トランジスタとは、平面的に並べて配列されるのではなく、光透過方向において重なり合うように縦方向に配置される。したがって、パネル面で見たときに、これら薄膜トランジスタの占有面積が大きく削減され、開口率が十分に確保されるため、この点においても透過率向上が実現される。また、本発明に係る表示装置では、画素駆動のための薄膜トランジスタと座標検出素子を駆動するための薄膜トランジスタとを縦方向に重なり合うように配置することで、駆動される各画素と、座標検出素子により検出される検出点とを一致させる配列とすることができ、高精度な座標検出が実現される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表示装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態は、座標検出機能を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に本発明を適用した例について説明する。
【0013】
図1に液晶表示装置の表示パネル部の概略構成を示す。表示パネル1は、画像表示部2と、座標検出部3とを有し、図示を省略する内部光源(バックライト)からの光Lの入射側(図中下方)及び出射側(図中上方)にそれぞれ偏光板4、5が配設されている。画像表示部2には、画像表示のためのスイッチや画素電極、これらを駆動するための駆動回路を含む画素駆動領域6が形成された駆動基板7と、対向基板8とが相対向して配され、これら両基板の間に液晶層9が挟持されている。また、座標検出部3は、画像表示部2の対向基板8の一方面上に配され、座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されている。
【0014】
このような構成の表示パネル1では、座標検出素子及びその駆動回路を有する座標検出部3が、画像表示部2を構成する対向基板8上に直接形成されているので、これらを搭載するための基板を別途用意する必要がない。このため、表示パネル1は、基板枚数の削減による薄型化を実現し、これに伴う表示装置自体の薄型化も実現する。また、基板はどのような材質を用いても表示パネル1の光透過性を低下させるものであるため、上述したように基板枚数の削減を実現することで、表示パネル1において十分な光透過率を確保することができる。
【0015】
また、表示パネル1は、画像表示部2と座標検出部3とが図2に示す配列関係を有する。具体的には、表示パネル1においては、画像表示部2の縦横のピッチA、Bと、座標検出部3の縦横のピッチC、Dとが、A=C、B=D又はC=N×A、D=M×B(N及びMは整数)となるように、かつ画像表示部2と座標検出部3との二次元上での座標が一致する用に配列されている。このように、表示パネル1では、画像表示部2における画素と座標検出部3における検出点とが、二次元上の座標が一致するように配列されることで、表示画像上での指紋判別や、絵、文字情報等を入力するような高精度の座標検出を行うことができる。
【0016】
以下、上述した概略構成を有する表示パネルについて、さらに具体的な実施例を示して説明する。なお、以下に示す具体例において、表示パネル1と共通する部材については同一符号を付して説明する。
【0017】
図3に示す表示パネル11は、静電容量検出型の座標検出が行われる液晶表示装置を構成するパネルモジュールであり、画像表示部2と、座標検出部3とを有し、図示を省略する内部光源(バックライト)からの光Lの入射側(図中下方)及び出射側(図中上方)にそれぞれ偏光板4、5が配設されている。
【0018】
画像表示部2は、同図に示すように、駆動基板7と、対向基板8と、これら基板間に挟持された液晶層9とを有している。駆動基板7と対向基板8は、透明絶縁基板であり、C、Oからなる有機基板、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)やアクリル等のプラスチック基板や、SiO2やAl2O3等のガラス基板を使用する。
【0019】
駆動基板7には、一方面、具体的には液晶層9側の面に画素駆動用のスイッチである薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFTと称する。)12と、画素電極13と、TFT12を保護するとともに駆動基板7を平坦化する平坦化膜14が形成されている。
【0020】
TFT12は、画素電極13に対して表示信号を供給するためのものであり、詳しい図示は省略するが駆動基板7上に互いに直交するように配されたゲート線と信号線との交差部付近に設けられている。TFT12は、図3及び図4に示すように、ボトムゲート構造を有し、駆動基板7上にゲート絶縁膜15で覆われたゲート電極16が形成されている。ゲート電極16は、ゲート線の一部を延在させたものであり、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)等の金属又は合金をスパッタリング等の方法で成膜した金属膜である。ゲート電極16は、このようにゲート線と接続されており、ゲート線から入力される信号によってTFT12を駆動制御する。
【0021】
TFT12は、ゲート絶縁膜15上に一対のN+拡散層17、18と半導体薄膜層19とが形成されている。一方のN+拡散層17には、第1の層間絶縁膜20に形成されたコンタクトホール20aを介してソース電極21が接続され、他方のN+拡散層18には、第1の層間絶縁膜20に形成されたコンタクトホール20bを介してドレイン電極22が接続される。ソース電21極及びドレイン電極22は、例えばアルミニウム(Al)をパターニングしたものである。ソース電極21には、信号線が接続され、データ信号が入力される。ドレイン電極22には、後述するコンタクト部を介して画素電極13と電気的に接続される。半導体薄膜層19は、多結晶Si、低温多結晶Si又はa−Siのいずれかを、例えばCVD法等の方法で得られる薄膜であり、ゲート絶縁膜15を介してゲート電極16と整合する位置に形成されている。
【0022】
TFT12は、半導体薄膜層19の直上に第2の層間絶縁膜23が設けられている。第2の層間絶縁膜23は、ゲート電極16と整合する位置に形成された半導体薄膜層19を上側から保護するものである。
【0023】
なお、駆動基板7上に形成されるTFT12は、図5に示すトップゲート構造を有するものであってもよい。TFT12は、同図に示すように、駆動基板7上に一対のN+拡散層17、18、及びこれらN+拡散層17、18の間に半導体薄膜層19が形成され、これらがゲート絶縁膜15によって覆われている。ゲート絶縁膜15上には、半導体薄膜層19と整合する位置にゲート電極16が形成されるとともに、このゲート電極16を被覆するように第1の層間絶縁膜20が形成されている。そして、第1の層間絶縁膜20に形成されたコンタクトホール20aを介して一方のN+拡散層17に接続されるソース電極21と、同様に第1の層間絶縁膜20に形成されたコンタクトホール20bを介して他方のN+拡散層18に接続されるドレイン電極22とが形成されている。
【0024】
画素電極13は、有機透明樹脂からなる平坦化膜14上に形成されるITO膜等の透明導電膜であり、上述したドレイン電極22を介してTFT12に電気的に接続されている。
【0025】
また、駆動基板7には、上述した画素電極13及び平坦化膜14上に、液晶層9の液晶分子を所定方向に配列させる配向膜24が形成されている。
【0026】
対向基板8は、上述した駆動基板7と対向位置して配され、一方面、具体的には液晶層9側の面にカラーフィルタ25、遮光膜26、対向電極27が形成されている。カラーフィルタ25は、例えば感光性の樹脂に顔料を分散させたものであり、一つの画素電極13に赤色、緑色又は青色のいずれかの着色層が形成される。遮光膜26は、TFT12と整合する位置に形成され、この部分を含む表示に関係がない領域の遮光を行なう。対向電極27は、ITO膜等の透明導電膜である。また、対向基板8には、対向電極27上に液晶層9の液晶分子を所定方向に配列させる配向膜28が形成されている。
【0027】
液晶層9は、例えば負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子を主体とし、かつ二色性色素を所定の割合で含有しているゲストホスト液晶が封入されたものであり、駆動基板7側の配向膜24と対向基板8側の配向膜28とによって液晶分子が垂直配向されている。この液晶層9においては、電圧無印加状態ではゲストホスト液晶が垂直配向し、電圧印加状態では水平配向に移行する。なお、液晶層9は、このような構成に限定されるものではなく、例えばゲストホスト液晶が水平配向されたものであってもよい。
【0028】
座標検出部3は、上述した画像表示部2における対向基板8の他方面、具体的には駆動基板7と対向する面とは反対側の面を利用して設けられている。座標検出部3には、対向基板8の他方面上に、座標検出素子を構成する第1及び第2の電極層29、30及び絶縁膜31と、この検出素子用のスイッチであるTFT32と、詳しい図示は省略するがこれらを駆動するための駆動回路が形成されている。また、座標検出部3は、TFT32が形成された対向基板8を平坦化するとともに、TFT32を保護する平坦化膜33が形成されている。
【0029】
表示パネル11においては、上述したように画像表示部2を構成する対向基板8を利用して座標検出部3を設けることにより、座標検出部3のみのために用いる基板材料が不要となる。このため、この表示パネル11を用いる表示装置では、基板材料点数を削減させることができ、表示パネル11、ひいては表示装置自体の薄型化を図ることができる。さらに、この基板材料は、表示パネル11の光透過性を低下させるものであるため、基板材料点数の削減によって、表示パネル11の光の透過率を十分に確保し得る。
【0030】
また、表示パネル11は、画像表示部2の対向基板8を利用することで、これら画像表示部2と座標検出部3との二次元上の座標を容易に一致させることができる。このように、表示パネル11では、画像表示部2と座標検出部3との二次元上の座標を一致させることで、表示画像上での画素と検出点とが一致した画素単位での高精度な座標検出を実現することができる。
【0031】
第1及び第2の電極層29、30は、ITO膜等の透明導電膜であり、絶縁膜31を介して対向配置されている。第1の及び第2の電極層29、30と絶縁膜31とは、表示パネル11において座標を検出する際の静電容量検出型素子34を構成する。
【0032】
TFT32は、駆動基板7上に形成された画素駆動用のスイッチであるTFT12と同様の構成を有する薄膜トランジスタが使用されており、駆動基板7上のTFT12と整合する位置に形成されている。TFT32は、そのドレイン電極を介して、静電容量検出型素子を構成する第1の電極層29と電気的に接続される。
【0033】
表示パネル11は、上述したように画素駆動用のスイッチであるTFT12と、静電容量型検出素子34に接続されるTFT32とを、相対向する駆動基板7と対向基板8とに縦方向に整合する位置に配設することで、両者を電気的に独立して形成することができ、画像表示時又は座標検出時における電気ノイズによる誤作動を防止することができる。また、表示パネル11は、画素駆動用のTFT12と検出素子用のTFT32とを平面的に並べて配置するのではなく、上述したように対向する一対の基板に縦方向に配置することで、これらスイッチの占有面積が大きく削減して開口率を十分確保することができ、透過率をさらに向上させることができる。
【0034】
上述した構成を有する表示パネル11は、例えば操作者の指や入力ペン等の入力子35によって、図3中矢印P方向に押圧される入力操作が行われると、偏光板5が撓んで絶縁膜31が圧縮され、第1及び第2の電極層29、30の間隔が狭くなる。このような入力操作が行われた表示パネル11の各画素においては、該画素に配設された静電容量検出型素子34の静電容量が大きくなる。表示パネル11においては、上述した入力操作による静電容量検出型素子34の静電容量の変化を検出素子用のTFT32にて得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【0035】
上述した入力操作が行われる表示パネル11は、図6に示すように、各画素の第1及び第2の電極層29、30が充電された状態において、水平シフトレジスタ36及び垂直シフトレジスタ37からパルス信号がバスライン(ゲート線、信号線)38、39に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素における静電容量検出型素子34の静電容量の変化に関して検出された信号が、外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路40へと導かれる。外部回路40では、上述した各画素の静電容量に関する信号がセンシング回路41、積分回路42を経て、ピークホールド回路43に入力され、その後メモリバッファ回路44、シリアル処理回路45を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路40からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極13が駆動される。なお、外部回路40には、1フレーム走査時間の終了時に、各画素の静電容量に関して検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路46が設けられている。
【0036】
なお、本発明は、上述した表示パネル11の構成に限定されるものではなく、図7に示す表示パネル11Aのように、駆動基板7の平坦化膜14上に新たな層間絶縁膜47を設けて、この層間絶縁膜47上、すなわち対向基板8ではなく駆動基板7にカラーフィルタ25と遮光膜26とを形成してもよい。この表示パネル11Aにおいては、表示パネル11と同様に、対向する第1の電極層29と第2の電極層30との間における静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0037】
また、図8に示す表示パネル11Bのように、座標検出部3において第2の電極層を形成せずに第1の電極層29のみを設けるような構造としてもよい。表示パネル11Bは、このような構成とした場合、導電性を有する入力子35、例えば操作者の指等によってパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子35と第1の電極層29との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0038】
さらに、図9に示す表示パネル11Cのように、座標検出部3に第1の電極層29のみを設けるとともに、駆動基板7の平坦化膜14上に形成された層間絶縁膜47上にカラーフィルタ25と遮光膜26とを設けてもよい。表示パネル11Cは、図8において図示した表示パネル1Bと同様に、導電性を有する入力子35、例えば操作者の指等によりパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子35と第1の電極層29との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0039】
さらに、図10に示す表示パネル11Dのように、座標検出部3のTFT32を対向基板8の液晶層9側の面に設けるような構成としてもよい。表示パネル11Dは、TFT32が形成された対向基板8の一方面に平坦化膜33、第1の電極層29、カラーフィルタ25及び遮光膜26、対向電極27、配向膜28が順次形成されている。表示パネル11Dは、図8及び図9において図示した表示パネル11B、11Cと同様に、導電性を有する入力子35でパネル表面を押圧し、この入力操作時の入力子35と第1の電極層29との間の静電容量の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0040】
以上に本発明を適用した例として説明した表示パネル11(11A乃至11Dを含む)は、座標検出部3に配設された静電容量検出型素子34における静電容量の変化をTFT32にて検出して座標検出を行う入力機能付き表示パネルであるが、本発明はこのような手法によって座標検出を行う表示装置に限定されるものではない。以下、静電容量の変化以外の要素を検出する検出手法により、座標検出を行う本発明を適用した表示装置について説明する。なお、以下に示す各表示パネルにおいて、表示パネル1及び表示パネル11と同様の構成を有する部分については同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0041】
まず、光検出型の検出素子を有し、この検出素子によって座標検出を行う表示パネル51について説明する。表示パネル51は、図11に示すように、対向基板8の一面、具体的には駆動基板7と対向する面とは反対側の面に、光検出型素子であるフォトダイオード52と検出素子用のスイッチであるTFT32とが隣接して設けられている。フォトダイオード52は、TFT32と同様に画素駆動用のTFT12と同様の構成を有し、パネル表面側からの透過光lの透過又は遮蔽を受け、この透過光lの光量の変化によりON/OFFが、具体的には流れる電流量が切り替えられる。表示パネル51のTFT32においては、半導体薄膜層19上に遮光膜53が形成される。これは、フォトダイオード52の半導体薄膜層19部分に透過光lが照射され、この光の照射により半導体の性質が変化することを防ぐためである。また、TFT32は、フォトダイオード52と電気的に接続され、受光光量の変化による上述したフォトダイオード52のON/OFFの状態を検出する。なお、表示パネル51においては、画像表示部2は表示パネル1と同様の構成を有する。
【0042】
上述した構成を有する表示パネル51は、フォトダイオード52が透過光lを受光した状態、すなわち該当画素上に透過光lを遮蔽するものがない場合にはONとされるが、フォトダイオード52が透過光lを受光しない又は受光光量が減少した場合、すなわち該当画素上において入力操作を行う入力子35によって透過光lが遮蔽された場合にはOFFとされる。表示パネル51においては、フォトダイオード52の受光光量の変化による該フォトダイオード52と電気的に接続されたTFT32にて検出電流を得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【0043】
上述した入力操作が行われる表示パネル51は、図12に示すように、各画素の第1及び第2の電極層29、30が充電された状態において、水平シフトレジスタ36及び垂直シフトレジスタ37からパルス信号がバスライン(ゲート線、信号線)38、39に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素におけるTFT32の検出電流に関する信号が外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路40へと導かれる。外部回路40では、上述した各画素の受光光量に関して検出された信号がセンシング回路41、積分回路42を経て、ピークホールド回路43に入力され、その後メモリバッファ回路44、シリアル処理回路45を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路40からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極13が駆動される。なお、外部回路40には、1フレーム走査時間の終了時に、各画素のTFT32にて検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路46が設けられている。
【0044】
なお、本発明は、上述した表示パネル51の構成に限定されるものではなく、図13に示す表示パネル51Aのように、検出素子用のTFT32とフォトダイオード52とを対向基板5の液晶層6側の面に設けるような構成としてもよい。表示パネル51Aは、これらTFT32とフォトダイオード52とが形成された対向基板5の一方面に平坦化膜33、層間絶縁膜47、カラーフィルタ25及び遮光膜26、対向電極27、配向膜28が順次形成されている。なお、表示パネル51Aにおいては、金属膜たるゲート電極16が半導体薄膜層19への透過光lの照射を防ぐため、遮光膜53は設けられていない。表示パネル51Aを上述したような構成とした場合には、フォトダイオード52にて受光する光は偏光板5側から入射して画素電極13に反射した透過光lの反射光l'であり、この反射光l'の受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0045】
また、図14に示す表示パネル51Bのように、駆動基板7の平坦化膜19上に層間絶縁膜47を設けて、この層間絶縁膜47上、すなわち対向基板8ではなく駆動基板7にカラーフィルタ25と遮光膜26とを形成してもよい。この表示パネル51Bにおいては、表示パネル51と同様に、透過光lの受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0046】
さらに、図15に示す表示パネル51Cのように、座標検出部3を上述した表示パネル51Aと同様に構成するとともに、カラーフィルタ25と遮光膜26とを上述した表示パネル51Bと同様に構成してもよい。この表示パネル51においては、上述した表示パネル51Aと同様に透過光lの反射光l' の受光光量の変化に基づく検出電流の変化を得ることで座標検出を行う。
【0047】
次に、抵抗検出型の検出素子を有し、この検出素子によって座標検出を行う表示パネル61について説明する。表示パネル61は、図16に示すように、座標検出部3において第1の電極層29と第2の電極層30とがスペース62を挟んで設けられ、これら第1の電極層29と第2の電極層30が抵抗検出型素子63を構成している。なお、表示パネル61においては、座標検出部3の他の構成及び画像表示部2の構成は上述した表示パネル1及び表示パネル11と同様の構成を有する。
【0048】
上述した構成を有する表示パネル61は、例えば操作者の指や入力ペン等の入力子35によって、同図中矢印P方向に押圧される入力操作が行われると、第1及び第2の電極層29、30が接触して短絡が生じ、抵抗型検出素子63における抵抗値が変化する。表示パネル1においては、上述した入力操作による抵抗検出型素子63の抵抗値の変化を、該抵抗検出型素子63と電気的に接続された検出素子用のTFT32にて得ることで、入力操作が行われた画素の座標を検出する。
【0049】
上述した入力操作が行われる表示パネル61は、図17に示すように、各画素の第1及び第2の電極層29、30が充電された状態において、水平シフトレジスタ36及び垂直シフトレジスタ37からパルス信号がバスライン(ゲート線、信号線)38、39に印加され、全画素に対するスキャンが行われる。このスキャンによって、入力操作が行われた画素を含むすべての画素における抵抗検出型素子63の抵抗値の変化に関する信号が外部のセンスアンプ、もしくは内蔵するセンスアンプにより増幅され、外部回路40へと導かれる。外部回路40では、上述した各画素の抵抗値に関して検出された信号がセンシング回路41、積分回路42を経て、ピークホールド回路43に入力され、その後メモリバッファ回路44、シリアル処理回路45を経ることにより、検出信号に関するデータの蓄積及び画像配置データとの照合が行われ、画像への反映とそれに関係した信号としてセンサ出力される。この外部回路40からのセンサ出力を受けて、各画素の画素電極13が駆動される。なお、外部回路40には、1フレーム操作時間の終了時に、各画素の抵抗値に関して検出され、蓄積された信号を元の状態に戻すリセット回路46が設けられている。
【0050】
なお、本発明は、上述した表示パネル61の構成に限定されるものではなく、図18に示す表示パネル61Aのように、駆動基板7の平坦化膜14上に層間絶縁膜47を設けて、この層間絶縁膜47上、すなわち対向基板8にではなく駆動基板7にカラーフィルタ25と遮光膜26とを形成してもよい。この表示パネル61Aにおいては、表示パネル61と同様に、対向する第1の電極層29と第2の電極層30との接触によって生じる短絡による抵抗値の変化を得ることで、入力操作を行った画素の座標検出が行われる。
【0051】
また、表示パネル61は、予め二点の画素を検出用の画素として設け、これら検出用の画素から短絡を起こした画素までの距離をそれぞれ算出し、この算出した画素間の距離から座標を検出、特定するようにしてもよい。
【0052】
なお、上述した各実施の形態においては、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示パネルについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、対向基板を有する表示装置、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示装置や電気泳動表示装置、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display:FED)等にも適用可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る表示装置によれば、画像表示用の基板材料とは別に座標検出素子を形成するための基板材料を設けないため、パネルモジュールの薄型化を図ることができるとともに、十分な透過率を確保することができる。
【0054】
また、本発明に係る表示装置によれば、各画素を駆動するスイッチと、座標検出素子を駆動するスイッチとが対向する基板材料の略同一の位置にそれぞれ形成されるため、画素と検出点とを一致させることができ、高精度の座標検出を実現することができる。さらに、本発明に係る表示装置によれば、画素駆動のためのスイッチと座標検出素子を駆動するためのスイッチとは、平面的に並べて配列されるのではなく、光透過方向において重なり合うように縦方向に配置されるため、パネル面で見たときにスイッチの占有面積が大きく削減され、開口率を十分に確保することができるとともに、この開口率の確保に伴って透過率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像表示装置を構成する表示パネルの概略構成を示す縦断面図である。
【図2】同表示パネルの画像検出部と座標検出部との配列関係を説明するための図である。
【図3】静電容量検出型の座標検出を行う画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図4】薄膜トランジスタの要部縦断面図である。
【図5】他の構成を有する薄膜トランジスタの要部縦断面図である。
【図6】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図7】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【図8】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図9】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図10】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図11】光検出型の座標検出を行う本発明に係る画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図12】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図13】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【図14】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図15】同表示パネルの更に他の構成を示す要部縦断面図である。
【図16】抵抗検出型の座標検出を行う本発明に係る画像表示装置の表示パネルの要部断面図である。
【図17】同表示パネルの座標検出部の回路図である。
【図18】同表示パネルの他の構成を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
1 表示パネル,2 画像表示部,3 座標検出部,7 駆動基板,8 対向基板,9 液晶層,12,32 薄膜トランジスタ(TFT),29 第1の電極層,30 第2の電極層,34 静電容量検出型素子
Claims (13)
- 画像表示のための駆動回路が面に形成された駆動基板と、当該駆動基板と対向配置される対向基板とを有する表示装置であって、
上記対向基板の面に座標検出素子及びこれを駆動する駆動回路が形成されており、
上記画像表示のための駆動回路が各画素を駆動する薄膜トランジスタを備えるとともに、上記座標検出素子を駆動する駆動回路が各座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタを備えており、
上記各画素を駆動する薄膜トランジスタと、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタとのそれぞれは、互いに同様の構成であって、前記駆動基板と前記対向基板とのそれぞれの面において、同一の位置に対向して配置されていることを特徴とする表示装置。 - 上記座標検出素子及びそれを駆動する駆動回路は、上記対向基板の上記駆動回路と対向する対向面とは反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記座標検出素子及びそれを駆動する駆動回路は、上記対向基板の上記駆動基板と対向する対向面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記対向基板の駆動基板との対向面に、上記画像表示のための駆動回路の対極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記座標検出素子は、静電容量検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、ドレイン電極を介して、上記静電容量検出型素子を構成する一対の電極の一方に電気的に接続されており、
上記静電容量検出型素子の静電容量の変化を、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタにて得る、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記座標検出素子は、光検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、上記光検出素子に電気的に接続されており、上記光検出型素子から検出電流を得る、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記座標検出素子は、抵抗検出型素子であり、
上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、上記抵抗検出型素子に電気的に接続されており、
上記抵抗検出型素子の抵抗値の変化を、上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタにて得る、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記駆動基板及び対向基板は、透明絶縁基板であり、上記駆動基板と上記対向基板との間に液晶層が挟持されており、
上記駆動基板には、カラーフィルタと、上記各画素を駆動する薄膜トランジスタに整合する位置に形成された遮光膜とが形成されている、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記駆動基板及び対向基板は、透明絶縁基板であり、上記駆動基板と上記対向基板との間に液晶層が挟持されており、
上記駆動基板は、画素電極を含み、
上記画素電極は、上記対向基板の側から入射する光を反射するように形成されており、
上記座標検出素子は、光検出型素子であって、上記対向基板において上記駆動基板に対向する対向面に形成されており、上記画素電極が反射する光を受光することによって、座標検出を行う、
請求項1に記載の表示装置。 - 上記駆動基板と上記画素電極との間に、カラーフィルタが形成されている、
請求項9に記載の表示装置。 - 上記各画素を駆動する薄膜トランジスタ及び上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、それぞれ多結晶Si、低温多結晶Si、a−Siのいずれかを半導体とする薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記各画素を駆動する薄膜トランジスタ及び上記座標検出素子を駆動する薄膜トランジスタは、それぞれトップゲート型薄膜トランジスタ又はボトムゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 上記透明絶縁基板は、ガラス基板又はプラスチック基板であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
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