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

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、
   前記液晶と、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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