JP5233396B2 - センシング回路、表示装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、センシング回路、表示装置および電子機器に関する。
従来、指やペンなどの対象物が接触したことを検出するためのセンシング回路が知られている。例えば特許文献1には、互いに対向する2つの基板の各々に設けられた電極と、電極間に挟持された液晶とで形成される容量素子の容量値の変化を検出して対象物が接触したことを検出するセンシング回路が開示されている。対象物が基板に接触することで液晶分子が押圧されると、液晶分子の配向が乱れ、容量素子を構成する液晶の誘電率が変化する。これによって、容量素子の容量値が変化する。
特表2007−510949号公報
ところで、特許文献1に係るセンシング回路では、対象物が接触していない状態において、容量素子を構成する液晶分子の長軸は基板面に対して垂直である。この場合、対象物が接触して液晶分子が押圧されても、液晶分子の配向は変化し難く、容量素子の容量値の変化量が小さい。従って、センシングの感度が低いという問題があった。
以上の事情に鑑みて、本発明は、センシング回路におけるセンシングの感度を高めるという課題の解決を目的としている。
以上の課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、互いに対向する第1基板および第2基板と、第1基板と第2基板との間に挟持される液晶とを備える表示装置であって、液晶と、第1基板のうち第2基板との対向面側に設けられた第1電極と、第2基板のうち第1基板との対向面側に設けられた第2電極と、第1電極と第2電極との間において液晶を介して形成される容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する静電容量検出部と、液晶のうち一部の液晶分子の配向状態を他の液晶分子とは異なるように制御する構造体(例えば、図8に示す第1の突起80または第2の突起82、図11に示す第1のスリット90、図13に示す第2のスリット92)と、を備えるセンシング回路と、前記第1電極と同一の層から形成される第3電極と、前記第2電極と同一の層から形成される第4電極と、前記第3電極と前記第4電極との間に挟持される前記液晶と、を備える画素回路と、を具備し、前記センシング回路は、前記画素回路と異なる領域に形成されたことを特徴とする。この態様によれば、構造体によって配向が制御される液晶分子の長軸と基板面との間の角度である配向角(図8に示すθ)は、構造体によって配向が制御されない液晶分子の配向角(約90度)と異なる。すなわち、構造体によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く。液晶分子の長軸が基板面に対して斜めに傾いた状態で押圧されると、液晶分子の長軸が基板面に対して垂直な状態で押圧される場合に比べて液晶分子の配向は変化しやすい。従って、この態様によれば、非接触時と接触時とで容量素子の容量値の変化量を大きくできるから、センシング回路におけるセンシングの感度を高めることができるという利点がある。
また、配向の基点となる構造体は初期配向の状態を安定的に規定する。従って、第1基板および第2基板のうち一方が押圧されて初期配向が乱れた状態から、押圧が解除されて基板の撓みが元に戻ると、構造体を配向の基点として初期配向が再現される。よって、押圧により液晶分子の配向が変化しても元の配向状態に戻りやすいという利点がある。
本発明に係る表示装置の好適な態様として、構造体は、第1電極のうち第2電極との対向面上に設けられた第1の突起を含む。より具体的には、第1の突起は、第1電極のうち第2電極との対向面に沿って延在する線状の突起であることが好ましい。この態様によれば、ひとつの突起の形状を柱状とする態様と比べて、突起の表面積を大きくできるから、突起によってその配向が制御される(長軸が基板面に対して斜めに傾く)液晶分子の量が多くなる。これにより、非接触時と接触時とで容量素子の容量値の変化量が大きくなる。従って、センシング回路におけるセンシングの感度を高めることができるという利点がある。
本発明に係る表示装置の好適な態様として、構造体は、第2電極のうち第1電極との対向面上において第1の突起と対向する位置とは異なる位置に設けられた第2の突起をさらに含む。この態様によれば、第1の突起および第2の突起によって配向が乱される液晶分子の量が多くなるから、接触時と非接触時とで容量素子の容量値の変化量が大きくなる。従って、センシング回路におけるセンシングの感度をさらに高めることができるという利点がある。また、第2の突起は、第2電極のうち第1電極との対向面に沿って延在する線状の突起であることが好ましい。
本発明に係る表示装置の好適な態様として、第1の突起は第1の面を有し、第2の突起は第2の面を有し、第1の面と第2の面とは平行、または、第1の面を含む平面と第2の面を含む平面との間の角度(例えば図16に示すα)は鋭角であって、第1の面と第2の面との間に液晶分子が配列される。この態様によれば、第1の面と第2の面との間に配列する液晶分子は、その配向角がほぼ揃った状態で第1の面から第2の面へ向かって配向が制御される。すなわち、第1の面と第2の面との間に配列される液晶分子の配向は、第1の面と第2の面とによって安定した状態に制御される。
本発明に係る表示装置の好適な態様として、構造体は、第1電極に形成された第1のスリットを含む。この態様でも、第1のスリットによって液晶分子の配向が乱されるから、非接触時と接触時とで容量素子の容量値の変化量が大きくなる。従って、センシング回路におけるセンシングの感度を高めることができるという利点がある。また、第2電極のうち第1の突起または第1のスリットと対向する位置とは異なる位置に形成された第2のスリットをさらに含む態様とすることもできる。
また、本発明に係る電気光学装置は各種の電子機器に利用される。この電子機器の典型例は、電気光学装置を表示装置として利用した機器である。この種の機器としては、パーソナルコンピュータや携帯電話機などがある。
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置10の構成を示すブロック図である。表示装置10は、複数の画素回路Pが面状に配列された画素領域100と、各画素回路Pを駆動する表示回路用走査線駆動回路20およびデータ線駆動回路30と、複数のセンシング回路40と、各センシング回路40を駆動するセンサ回路用走査線駆動回路41と、各センシング回路40からの検出信号Tが供給される検出回路42とを有する。
図1に示す符号「R」、「G」、「B」は、各画素回路Pの表示色を示す。「R」は赤色を示し、「G」は緑色を示し、「B」は青色を示す。本実施形態においては、図1に示すように、「R」、「G」、「B」の各色を表示色とする3個の画素回路Pごとにひとつのセンシング回路40が設けられる。本実施形態においては、「R」、「G」、「B」の各色を表示色とする3個の画素回路Pと、当該3個の画素回路Pに対応して設けられるひとつのセンシング回路40とでひとつの組Cが構成される。
図1に示すように、画素領域100には、X方向に延在するm本の走査線102と、各走査線102と対をなしてX方向に延在するm本の制御線43と、X方向に直交するY方向に延在するn本のデータ線104と、各センシング回路40に対応して設けられるとともにY方向に延在する複数(n/3本)の検出線74とが設けられる(mおよびnは2以上の自然数)。各画素回路Pは、走査線102とデータ線104との交差に対応する位置に配置される。従って、これらの画素回路Pは縦m行×横n列のマトリクス状に配列する。また、各センシング回路40は、制御線43と検出線74との交差に対応する位置に配置される。従って、これらのセンシング回路40は縦m行×横n/3列のマトリクス状に配列する。画素領域100の背面側には、バックライト(図示省略)が設けられている。
表示回路用走査線駆動回路20は、m本の走査線102の各々に出力される走査信号Gi(i=1〜m)を水平走査期間毎に順番にアクティブレベルに設定することで各走査線102を順次に選択する。データ線駆動回路30は、表示回路用走査線駆動回路20が選択した走査線102に対応する1行分のn個の画素回路Pの各々に対応するデータ電位VD[1]ないしVD[n]を生成して各データ線104に出力する。第i行の選択時に第j列目(jは1≦j≦nを満たす整数)のデータ線104に出力されるデータ電位VD[j]は、第i行の第j列目に位置する画素回路Pに対して指定された階調に対応する電位となる。
図1に示すように、画素回路Pは、液晶素子50とトランジスタ51とを含む。液晶素子50は、画素電極53および共通電極55と、両者間で発生する電界が印加される液晶57とで構成される。共通電極55には共通電位Vcomが供給される。本実施形態においては、画素電極53と共通電極55との間に発生する横方向の電界によって液晶57の配向が制御される横電界方式を採用している。トランジスタ51は、Nチャネル型のTFT(Thin Film Transistor)で構成され、画素電極53とデータ線104との間に介在して両者間の導通を制御する。トランジスタ51のゲートは走査線102に接続される。従って第i行目の走査線102が選択されると、第i行目の各画素回路Pのトランジスタ51がオン状態となり、各画素回路Pの画素電極53にはデータ線104からデータ電位VDが供給される。これによって、各画素回路Pの画素電極53と共通電極55との間に電圧(=VD−Vcom)が印加される。各画素回路Pにおける液晶素子50の透過率(バックライトから液晶素子50に照射される光のうち観察側に透過する光量の割合)は、当該画素回路Pに供給されるデータ電位VDに応じて変化する。
センサ回路用走査線駆動回路41は、各センシング回路40を駆動するためのリセット信号RESおよび選択信号SELを生成し、各制御線43にリセット信号RESおよび選択信号SELを供給する。説明の便宜上、第i行目の制御線43に供給されるリセット信号RESをRES[i]、選択信号SELをSEL[i]と表記する。図2に示すように、制御線43は、各々がX方向に延在する第1制御線72と第2制御線76とからなり、第1制御線72にはリセット信号RES[i]が供給され、第2制御線76には選択信号SEL[i]が供給される。センサ回路用走査線駆動回路41によって駆動されたセンシング回路40は、対象物との接触を検出するための検出信号Tを検出線74へ出力する。検出回路42は、各センシング回路40から出力される検出信号Tに基づいて、対象物と表示装置10との接触を検出する。
図2は、センシング回路40の構成を示す回路図である。図2においては、第i行に属するひとつのセンシング回路40の構成が示されている。センシング回路40は、リセットトランジスタ61と、増幅トランジスタ62と、選択トランジスタ63と、基準容量素子Crと、接触検出用容量素子Clとを備える。図2に示すように、接触検出用容量素子Clは、第1電極64と第2電極65とを含み、第1電極64には共通電位Vcomが供給される。
図2に示すように、Nチャネル型のリセットトランジスタ61のドレインは電源線70に接続される一方、ソースは増幅トランジスタ62のゲートと接続される。電源線70には電源電位VRHが供給される。リセットトランジスタ61のゲートは第1制御線72に接続される。第1制御線72にはリセット信号RESが供給される。リセット信号RESがハイレベルの場合、リセットトランジスタ61はオン状態に遷移し、リセット信号RESがローレベルの場合、リセットトランジスタ61はオフ状態に遷移する。
Nチャネル型の増幅トランジスタ62のドレインは電源線70に接続される一方、ソースはNチャネル型の選択トランジスタ63のドレインに接続される。
図2に示すように、増幅トランジスタ62のゲートと第1制御線72との間には基準容量素子Crが介在する。また、増幅トランジスタ62のゲートは接触検出用容量素子Clの第2電極65と接続される。
図2に示すように、選択トランジスタ63のソースは検出線74に接続され、ゲートは第2制御線76に接続される。第2制御線76には選択信号SELが供給される。選択信号SELがハイレベルの場合、選択トランジスタ63はオン状態に遷移し、選択信号SELがローレベルの場合、選択トランジスタ63はオフ状態に遷移する。
次に、センシング回路40の動作を図3〜図6を参照しながら説明する。センシング回路40は、リセット期間Tres、センシング期間Tsen、および読み出し期間Toutを一単位として動作する。図3に示すように、リセット期間Tresにおいては、第1制御線72に供給されるリセット信号RESのレベルは電位VDに設定される。すなわち、リセット期間Tresにおいては、リセット信号RESのレベルはハイレベルに設定されてリセットトランジスタ61はオン状態になる。一方、第2制御線76に供給される選択信号SELはローレベルに維持され、選択トランジスタ63はオフ状態に維持される。このとき、図4に示すように、増幅トランジスタ62のゲートの電位VAは電源電位VRHに設定(リセット)される。また、接触検出用容量素子Clの第2電極65にも電源電位VRHが供給され、接触検出用容量素子Clの第1電極64と第2電極65との間の電圧はVRH−Vcomに保持される。
図3に示すように、リセット期間Tres経過後の次の期間であるセンシング期間Tsenにおいては、リセット信号RESのレベルがVDからGND(=0V)に変化する。これにより、図5に示すように、リセットトランジスタ61はオフ状態に遷移する。また、センシング期間Tsenにおいては、選択信号SELはローレベルに維持され、選択トランジスタ63はオフ状態に維持される。増幅トランジスタ62のゲートのインピーダンスは十分に高いから、センシング期間Tsenにおいては、増幅トランジスタ62のゲートは電気的にフローティング状態になる。図5に示すように、基準容量素子Crの一方の電極は第1制御線72に接続されるから、第1制御線72に供給されるリセット信号RESのレベルがVDからGNDに変化すると、それに応じて増幅トランジスタ62のゲートの電位VAも変化する。このときのゲートの電位VAの変化量は、基準容量素子Crと接触検出用容量素子Clとの容量比に応じた値となる。
図3に示すように、センシング期間Tsenの次の期間である読み出し期間Toutにおいては、選択信号SELがハイレベルに遷移する。これにより、図6に示すように選択トランジスタ63がオン状態になり、増幅トランジスタ62のゲートの電位VAに応じた大きさの検出電流Itが検出線74を流れる。この検出電流Itは検出回路40へ供給される。
詳細な態様については後述するが、センシング期間Tsenにおいて対象物が表示装置10に接触すると接触検出用容量素子Clの容量値が変化する。接触検出用容量素子Clの容量値が変化すると、それに応じて増幅トランジスタ62のゲートの電位VAも変化する。従って、対象物が表示装置10に接触していない状態のときに読み出し期間Tsenで出力される検出電流Itの値と、対象物が表示装置に接触したときに読み出し期間Tsenで出力される検出電流Itの値とは異なる。
ここで、対象物が表示装置10に接触していない状態における接触検出用容量素子Clの容量値をClc、対象物が表示装置10に接触したときの接触検出用容量素子Clの容量値の変化量を△Clc、基準容量素子Crの容量値をCref、第1制御線72の電位変化を△V(=VD)とすると、対象物が表示装置10に接触したときの増幅トランジスタ62のゲートの電位VAの変化量△VAは、以下に示す式(1)で表される。但し、式(1)では寄生容量は無視している。
△VA={(Cref×△Clc)×△V}/{(Cref+Clc+△Clc)(Cref+Clc)}…(1)
検出回路42は、検出電流It(検出信号Tに相当)の値に基づいて対象物と表示装置10との接触を検出する。対象物が表示装置10に接触したときのゲートの電位VAの変化量△VAが大きいほど、非接触時における検出電流Itの値と接触時における検出電流Itの値との差が大きいから、検出感度も高くなる。
次に、図7および図8を参照しながら、センシング回路40の具体的な構造について説明する。図7は、表示装置10におけるひとつの組Cの具体的な構造を示す平面図である。図7において、センシング回路40は、接触検出用容量素子Clを構成する電極(図7においては第1電極64のみが図示されている)と、増幅トランジスタ62などの回路素子が設けられる回路部66とからなる。図8は、図7に示すA−A’線から見た断面図である。図8に示すように、互いに対向する第1基板11と第2基板12との間に液晶57が挟持される。図8に示すように、第1基板11のうち第2基板12との対向面上には、センシング回路40に含まれる増幅トランジスタ62が形成される。
増幅トランジスタ62は、第1基板11のうち第2基板12との対向面上に半導体材料によって形成された半導体層111と、半導体層111を覆うゲート絶縁層Fa0を挟んで半導体層111に対向するゲート電極113とを含む。ゲート電極113は第1絶縁層Fa1に覆われる。増幅トランジスタ62のドレイン電極115およびソース電極117は、第1絶縁層Fa1の面上に形成されるとともにコンタクトホールCH1を介して半導体層111に導通する。増幅トランジスタ62のドレイン電極115およびソース電極117は、第2絶縁層Fa2によって覆われる。
図8に示すように、ゲート絶縁層Fa0の面上にはゲート電極113と電気的に接続されるゲート配線114が形成される。ゲート電極113とゲート配線114とは、ゲート絶縁層Fa0の全域にわたって連続的に形成された導電膜(例えばアルミニウムの薄膜)のパターニングによって同一の工程で一括的に形成される。なお、ゲート電極113とゲート配線114との関係のように、複数の要素が共通の膜体(単層であるか複数層であるかは不問)の選択的な除去によって同一の工程で形成されることを以下では単に「同層から形成される」と表記する。
図8に示すように、ゲート配線114は第1絶縁層Fa1によって覆われる。第1絶縁層Fa1の面上には、データ線104と導電層116とが形成される。データ線104と導電層116とは同層から形成される。導電層116は、コンタクトホールCH2を介してゲート配線114に導通する。図8に示すように、データ線104および導電層116は、第2絶縁層Fa2によって覆われる。第2絶縁層Fa2は、さらに第3絶縁層Fa3によって覆われる。
図8に示すように、第3絶縁層Fa3の面上には、複数の第1電極64が形成される。第1電極64は導電性材料によって形成される。図8に示すように、各第1電極64はコンタクトホールCH3を介して導電層116と導通する。すなわち、各第1電極64は、導電層116とゲート配線114とを介して増幅トランジスタ62のゲート電極113と接続される。
図8に示すように、第2基板12のうち第1基板11との対向面は、第4絶縁層Fa4で覆われる。第4絶縁層Fa4のうち第1基板11との対向面は、全域にわたって連続する第2電極65で覆われる。第2電極65は導電性材料によって形成される。図8に示すように、第1電極64および第2電極65と、第1電極64と第2電極65との間に挟持される液晶57とで容量Caが複数形成される。これら複数の容量Caで、図2に示す接触検出用容量素子Clが構成される。
また、図8においては図示されていないが、第3絶縁層Fa3の面上には、各画素回路Pを構成する画素電極53が形成される。画素電極53は、導電性材料によって形成され、第1電極64と同層から形成される。また、第4絶縁層Fa4の面上には、各画素回路Pを構成する対向電極55が形成される。対向電極55は、導電性材料によって形成され、第2電極65と同層から形成される。従って、センシング回路40と画素回路Pとは同一の製造プロセスで同時に製造できるから、表示装置10の製造が容易になるという利点がある。また、各画素回路Pにおけるトランジスタ51は、センシング回路40における増幅トランジスタ62と同じ製造プロセスで形成される。トランジスタ51のソースは、図7に示すコンタクトホールCH4を介して画素電極53と導通する。
図8に示すように、第1電極64のうち第2電極65との対向面には誘電材料で形成された第1の突起80が設けられる。図7に示すように、第1電極64の面上に形成された第1の突起80は相互に平行をなしてY方向に直線状に延在する。また、図8に示すように、第2電極65のうち第1電極64との対向面において第1の突起80と対向する位置と異なる位置には、誘電材料で形成された第2の突起82が設けられる。第2電極65の面上に形成された第2の突起82は、基板に垂直な方向からみて第1電極64上の第1の突起80の間隙に位置するようにY方向に直線状に延在する。なお、図8においては、図示を省略しているが、第1電極64のうち第2電極65との対向面は、液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる配向膜で覆われるとともに、第1の突起80も配向膜で覆われる。同様に、第2電極65のうち第1電極64との対向面も配向膜で覆われるとともに、第2の突起82も配向膜で覆われる。
ここで、図8に示すひとつの第1の突起80aに着目して説明する。図8に示すように、第1の突起80aの断面形状は三角形であり、第1の突起80aは、第1基板11に対して傾斜する第1の面81を備える。第1の面81の近傍の液晶分子は、第1の面81に対して垂直に配向しようとする。また、第1の面81の近傍の液晶分子の周りの液晶分子も、第1の面81の近傍の液晶分子の配向に従おうとする。すなわち、第1の突起80aにおける第1の面81は液晶57の配向の基点となり、第1の面81によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く。
また、図8に示すように、第1の突起80aが設けられた第1電極64に対向する第2電極65上の第2の突起82aの断面形状も三角形であり、第2の突起82aは、第2基板12に対して傾斜する第2の面83を備える。第2の面83の近傍の液晶分子は、第2の面83に対して垂直に配向しようとする。また、第2の面83の近傍の液晶分子の周りの液晶分子も、第2の面83の近傍の液晶分子の配向に従おうとする。すなわち、第2の突起82における第2の面83は液晶57の配向の基点となり、第2の面83によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く。本実施形態においては、第1の面81と第2の面83とは平行である。図8に示すように、第1の面81と第2の面83との間に配列される複数の液晶分子は、液晶分子の長軸と基板面との間の角度である配向角θがほぼ揃った状態で第1の面81から第2の面83へ向かって(または第2の面83から第1の面81へ向かって)配向が制御される。
一方、本実施形態においては、第1基板11と第2基板12との間に挟持された液晶57のうち第1の突起80や第2の突起82によって配向が制御されない液晶分子の長軸は基板面に対して垂直である。すなわち、第1の突起80や第2の突起82によって配向が制御される液晶分子の配向角θは、第1の突起80や第2の突起82によって配向が制御されない液晶分子の配向角θ(約90度)と異なる。
次に、図9を参照しながら、接触検出用容量素子Clの容量値の変化について説明する。図9に示すように、指などの対象物が表示装置10に接触すると、第2基板12が撓み、第1基板11と第2基板12との距離が変化する。そうすると、基板間に挟持された液晶57の配向が乱れ、容量Caを構成する液晶57の誘電率が変化するため、容量Caの容量値が変化する。これにより、接触検出用容量素子Clの容量値が変化する。上記式(1)からも理解されるように、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが大きいほど増幅トランジスタ62のゲート電位VAの変化量△VAも大きくなって、センシング回路60の検出感度が高まる。
図8に示すように、対象物が表示装置10に接触していない状態において、第1の突起80や第2の突起82によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く。ここで、液晶分子が基板面に対して斜めに傾いた状態で押圧されると、液晶分子が基板面に対して垂直な状態で押圧される場合に比べて液晶分子の配向が変化しやすいから、容量Caを構成する液晶57の誘電率の変化量も大きい。従って、本実施形態においては、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが、第1の突起80および第2の突起82を設けない構成と比べて大きくなる。これにより、センシング回路40の検出感度を高めることができるという利点がある。
また、第1の突起80や第2の突起82は、液晶57の初期配向の状態を安定的に規定する。従って、第1基板11および第2基板12のうち一方が押圧されて初期配向が乱れた状態から、押圧が解除されて基板の撓みが元に戻ると、第1の突起80や第2の突起82を配向の基点として初期配向が再現される。よって、押圧により液晶分子の配向が変化しても元の配向状態に戻りやすいという利点がある。
また、本実施形態においては、ひとつの突起を線状の突起としているから、ひとつの突起の形状を柱状(例えば円柱)とする構成と比べて、突起の表面積を大きくできる。これにより、容量Caを構成する液晶57のうち突起によって配向が制御される(長軸が基板面に対して斜めになる)液晶分子の量を多くすることができるから、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが、ひとつの突起の形状を柱状とする構成に比べて大きくなる。従って、センシング回路40の検出感度を高めることができるという利点がある。
また、本実施形態においては、図7に示すように、互いに平行な第1の面81と第2の面83との間に配列される複数の液晶分子は、第1の面81と第2の面83とによって、配向角θがほぼ揃った状態で第1の面81から第2の面83へ向かって配向が制御される。すなわち、第1の面81と第2の面83との間に配列される液晶分子の配向は、第1の面81と第2の面83とによって安定した状態に制御されるという利点がある。
<B:第2実施形態>
図10は、本発明の第2実施形態に係る表示装置10におけるひとつの組Cの具体的な構造を示す平面図である(第1実施形態における図7に対応)。図11は、図10に示すB−B’線から見た断面図である。図10および図11に示すように、第1電極64には第1の突起80の代わりにスリット90が形成される点で上述の第1実施形態の構成と異なる。その他の構成については第1実施形態の構成と同じであるから、重複する部分については説明を省略する。
図11に示すように、第1電極64において第2の突起82と対向する位置と異なる位置には第1のスリット90が形成される。第1のスリット90における壁面の近傍の液晶分子は、壁面に対して垂直に配向する傾向がある。これにより、第1のスリット90の近傍の液晶分子の周りの液晶分子も、第1のスリット90の近傍の液晶分子の配向に従おうとする。すなわち第1のスリット90は液晶57の配向の基点となり、図11に示すように、第1のスリット90によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く傾向を示す。従って、本実施形態においても、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが、突起やスリットを設けない構成と比べて大きくなる。これにより、センシング回路40の検出感度を高めることができるという利点がある。
<C:第3実施形態>
図12は、本発明の第3実施形態に係る表示装置10におけるひとつの組Cの具体的な構造を示す平面図である(図7および図10に対応)。図13は、図12に示すC−C’線から見た断面図である。図13に示すように、本実施形態に係るセンシング回路40においては、第2電極65のうち第1の突起80と対向する位置と異なる位置に、第2の突起82の代わりに第2のスリット92が形成される点で上述の第1実施形態と異なる。本実施形態においても、上述の第2実施形態と同様、第2のスリット92は液晶57の配向の基点となり、第2のスリット92によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾く傾向を示す。これによって、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが、突起やスリットを設けない構成と比べて大きくなる。従って、センシング回路40の検出感度を高めることができる。
<D:第4実施形態>
図14は、本発明の第4実施形態に係る表示装置10におけるひとつの組Cの具体的な構造を示す平面図である(図7、図10、図12に対応)。図15は、図14に示すD−D’線から見た断面図である。図15に示すように、本実施形態に係るセンシング回路40は、第1電極64に第1のスリット90が形成されるとともに、第2電極65のうち第1のスリット90と対向する位置と異なる位置に第2のスリット92が形成される点で上述の各実施形態と異なる。その他の構成については、上述の各実施形態の構成と同じである。本実施形態においても、第1のスリット90や第2のスリット92によって配向が制御される液晶分子の長軸は基板面に対して斜めに傾くから、非接触時と接触時との容量値の変化量△Clcが、スリットや突起を設けない構成と比べて大きくなる。これにより、センシング回路40の検出感度を高めることができる。
<E:変形例>
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの2以上の変形例を組み合わせることもできる。
(1)変形例1
上述の各実施形態においては、第1電極64および第2電極65の各々に突起またはスリットが設けられる態様が例示されているが、これに限らず、例えば一方の電極のみに突起またはスリットを設ける態様とすることもできる。
(2)変形例2
上述の各実施形態において例示された突起やスリットの形状は任意である。要するに、本発明に係るセンシング回路40は、第1基板11と第2基板12との間に挟持された液晶57のうち一部の液晶分子の配向状態を他の液晶分子とは異なるように制御する構造体を具備するものであればよい。
(3)変形例3
上述の第1実施形態においては、第1の突起80が有する第1の面81と、第2の突起82が有する第2の面83とが平行である態様について例示されているが、これに限らず、例えば図16に示すように、第1の面81を含む平面と第2の面83を含む平面との間の角度αが鋭角である態様とすることもできる。この態様であっても、第1の面81と第2の面83との間に配列される複数の液晶分子は、配向角θがほぼ揃った状態で第1の面81から第2の面83へ向かって配向が制御される。ただし、上述の第1実施形態のように第1の面81と第2の面83とが平行である態様によれば、第1の面81と第2の面83との間に配列された複数の液晶分子の配向角のばらつきを図16に示す態様と比べて抑制できるという利点がある。
(4)変形例4
上述の各実施形態においては、各組Cごとにセンシング回路40が設けられる態様が例示されているが、センシング回路40の位置および数は任意である。例えば、複数の組Cごとにセンシング回路40を設ける態様とすることもできるし、各画素回路Pごとにセンシング回路40を設ける態様とすることもできる。
<F:応用例>
次に、本発明に係る表示装置10を利用した電子機器について説明する。図17は、以上に説明した何れかの形態に係る表示装置10を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、表示装置10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。
図18に、実施形態に係る表示装置10を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002、ならびに表示装置10を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、表示装置10に表示される画面がスクロールされる。
図19に、実施形態に係る表示装置10を適用した携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002、ならびに表示装置10を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示装置10に表示される。
なお、本発明に係る表示装置が適用される電子機器としては、図17から図19に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。また、本発明に係る表示装置の用途は画像の表示に限定されない。例えば、光書込み型のプリンタや電子複写機といった画像形成装置においては、用紙などの記録材に形成されるべき画像に応じて感光体を露光する書込みヘッドが使用されるが、この種の書込みヘッドとしても本発明の表示装置は利用される。
第1実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係るセンシング回路の構成を示す回路図である。 第1実施形態に係るセンシング回路の動作を示すタイミングチャートである。 リセット期間におけるセンシング回路の動作を示す説明図である。 センシング期間におけるセンシング回路の動作を示す説明図である。 読み出し期間におけるセンシング回路の動作を示す説明図である。 第1実施形態に係るひとつの組の具体的な構造を示す平面図である。 図7に示すA−A’線から見た断面図である。 対象物が表示装置に接触したときの状態を示す図である。 第2実施形態に係るひとつの組の具体的な構造を示す平面図である。 図10に示すB−B’線から見た断面図である。 第3実施形態に係るひとつの組の具体的な構造を示す平面図である。 図12に示すC−C’線から見た断面図である。 第4実施形態に係るひとつの組の具体的な構造を示す平面図である。 図14に示すD−D’線から見た平面図である。 変形例に係るセンシング回路の断面図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。
符号の説明
10……表示装置、11……第1基板、12……第2基板、40……センシング回路、50……液晶素子、53……画素電極、55……対向電極、57……液晶、64……第1電極、65……第2電極、80……第1の突起、81……第1の面、82……第2の突起、83……第2の面、C……組、Ca……容量、Cl……接触検出用容量素子、P……画素回路、θ……配向角。

Claims (9)

  1. 互いに対向する第1基板および第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持される液晶とを備える表示装置であって、
    記液晶と、前記第1基板のうち前記第2基板との対向面側に設けられた第1電極と、前記第2基板のうち前記第1基板との対向面側に設けられた第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間において前記液晶を介して形成される容量の値に応じた大きさの検出信号を出力する静電容量検出部と、前記液晶のうち一部の液晶分子の配向状態を他の液晶分子とは異なるように制御する構造体と、を備えるセンシング回路と、
    前記第1電極と同一の層から形成される第3電極と、前記第2電極と同一の層から形成される第4電極と、前記第3電極と前記第4電極との間に挟持される前記液晶と、を備える画素回路と、を具備し、
    前記センシング回路は、前記画素回路と異なる領域に形成されたことを特徴とする表示装置。
  2. 前記構造体は、前記第1電極のうち前記第2電極との対向面上に設けられた第1の突起を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置
  3. 前記第1の突起は、前記第1電極のうち前記第2電極との対向面に沿って延在する線状の突起である、
    ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置
  4. 前記構造体は、前記第2電極のうち前記第1電極との対向面上において前記第1の突起と対向する位置とは異なる位置に設けられた第2の突起をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の表示装置
  5. 前記第2の突起は、前記第2電極のうち前記第1電極との対向面に沿って延在する線状の突起である、
    ことを特徴とする請求項4に記載の表示装置
  6. 前記第1の突起は第1の面を有し、
    前記第2の突起は第2の面を有し、
    前記第1の面と前記第2の面とは平行、または、前記第1の面を含む平面と前記第2の面を含む平面との間の角度は鋭角であって、前記第1の面と前記第2の面との間に前記液晶分子が配列される、
    ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の表示装置
  7. 前記構造体は、前記第1電極に形成された第1のスリットを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置
  8. 前記構造体は、前記第2電極のうち前記第1の突起または前記第1のスリットと対向する位置とは異なる位置に形成された第2のスリットをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項2、請求項3、請求項7の何れかに記載の表示装置
  9. 請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の表示装置を具備する電子機器。
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