JPH11259234A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示機能の他にペン入力等の入力機能等
を有し、かつ生産性の向上と製造コストの低減と小型軽
量化を図れる液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】 液晶表示装置１は、対向配置された第１
基板と第２基板との間に液晶層が設けられた表示エリア
を備え、この表示エリアが多数の画素２で構成され、各
画素２における第１基板上に、それぞれの画素の液晶層
を駆動して表示させる素子が設けられてなるものにおい
て、各画素２における第１基板上に、上記の素子ととも
に、画素に加わる圧力を検知してその検知したデータを
出力する圧力検知センサとして容量値検出センサー２１
が設けられている構成となっている。また、各画素２に
は、ＡＤＣ回路２２や、入力レジスタ回路２３、メモリ
２４、演算回路２５および出力レジスタ回路２６等が設
けられていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
関し、特にペン入力等の入力機能を備えた液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置（ＬＣＤ）は、一対
のガラス基板間に液晶層が設けられて構成されている。
一対のガラス基板のうちの一方には、画素毎に画素電極
とスイッチング素子と蓄積容量とが設けられており、画
素を表示させるデータ（以下、表示データと記す）がス
イッチング素子を介して画素電極に入力されることによ
り、必要な画素の液晶層が駆動されて画像が形成される
ようになっている。また蓄積容量によって、最初に画素
電極に入力された信号電荷が次の信号が入力されるまで
保持されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年では、小
型情報機器の普及に伴って、液晶表示装置を用いたペン
入力の携帯情報機器等が増えてきている。しかしなが
ら、従来の液晶表示装置は、上記したように各画素の液
晶層を実際に駆動する素子として、スイッチング素子お
よび蓄積容量しか集積されていないため、単純にその画
像フォーマットに対応した表示データを表示する機能し
か保持していない。

【０００４】したがって、ペン入力等の圧電入力機能を
組み込む場合には、液晶表示装置とは別に圧電シートを
用意して、この圧電シートを液晶表示装置の表示エリア
上に重ねて実装し、かつこの圧電シートからの入力信号
等を処理する回路を外部ＬＳＩとして用意して液晶表示
装置に取り付けなければならない。その結果、実装工程
数が多くなって生産性良く製造できず、加えて多くの構
成材料が必要であるため、製造コストが非常に高くなる
という不具合が発生している。

【０００５】また、圧電シートおよび外部ＬＳＩを液晶
表示装置に外付けする形となっているため、小型化およ
び軽量化にも限界が生じている。さらに、圧電シートか
らの入力信号が外部ＬＳＩで処理された後に、液晶表示
装置に送られるため、上記入力信号に基づく画像表示の
飛躍的な高速化を図ることが難しい状況となっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るための本発明に係る液晶表示装置は、対向配置された
第１基板と第２基板との間に液晶層が設けられた表示エ
リアを備え、この表示エリアが多数の画素で構成され、
各画素における第１基板の液晶層側の面に、それぞれの
画素の液晶層を駆動して表示させる素子が設けられてな
るものにおいて、各画素における第１基板の液晶層側の
面に、上記の素子とともに、画素に加わる圧力を検知し
てその検知したデータを出力する圧力検知手段が設けら
れている構成となっている。

【０００７】本発明では、各画素における第１基板の液
晶層側の面に画素を表示させる素子とともに圧力検知手
段が設けられていることから、ペン入力等の圧電入力機
能を有したものとなる。よって、表示エリアにて画素に
圧力を加えることにより、データの入力を行えるので、
従来の圧電シートが不要であり、また圧電シートを液晶
表示パネル上に重ねて実装する必要もない。また、圧力
検知手段からの検知したデータを基に所定の演算を行う
演算手段と、検知したデータを基に、画像を表示させる
データ（表示データ）を出力する出力手段とが、圧力検
知手段とともに各画素に設けられていれば、従来のよう
に外部ＬＳＩを用意して外付けを行わなくても、圧力検
知手段が検知したデータに対して様々な演算処理を施
し、処理したデータを基に表示データを出力させて画素
に表示させることが可能になる。また画素内に演算手段
や出力手段が設けられていることにより、即座に演算処
理を施して画素を表示させることが可能になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る液晶表示装置
の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態
に係る液晶表示装置の要部の構成図であり、表示エリア
における一画素の要部を示している。また図２は実施形
態に係る液晶表示装置を示す斜視図であり、図３は実施
形態に係る液晶表示装置の断面図である。

【０００９】図２に示すようにこの液晶表示装置１は、
反射光を用いて画像表示する反射型のもので、多数の画
素２で構成された表示エリア３とその周辺部の周辺エリ
ア４とからなる。表示エリア３は例えば平面視略矩形状
をなし、図３に示すように、対向配置されたガラス等か
らなる第１基板５と第２基板６との間に液晶層７が設け
られて構成されている。

【００１０】この第１基板５の液晶層７側の面には、従
来と同様に、各画素２の液晶層７を駆動して表示させる
駆動素子や蓄積容量、ソース電極線およびゲート電極線
を備えた素子形成層８が設けられている。駆動素子およ
び蓄積容量は画素２毎に設けられており、またソース電
極線およびゲート電極線は、従来と同様、各画素２を仕
切るようにマトリクス状に設けられている。なお、本実
施形態において駆動素子は、活性層がポリシリコンで形
成されたポリシリコン薄膜トランジスタ（以下、ポリシ
リコンＴＦＴと記す）で構成されている。

【００１１】各画素２における素子形成層８には、各画
素２に入力機能および演算機能とを持たせるべく、駆動
素子や蓄積容量等の他に、図１に示すように容量値変化
検出センサー回路（以下、単にセンサーと記す）２１、
アナログ−ディジタル変換回路（以下、ＡＤＣ回路と記
す）２２、入力レジスタ回路２３、メモリ２４、演算回
路２５、出力レジスタ回路２６およびディジタル−アナ
ログ変換回路（以下、ＤＡＣ回路と記す）２７が集積さ
れている。本実施形態において、これら各種の機能回路
は、駆動素子と同様のポリシリコンＴＦＴを用いて形成
されている。なお、図１〜図３では、駆動素子、蓄積積
容量、ソース電極線およびゲート電極線の図示を省略し
てある。

【００１２】また素子形成層８には、ソース電極線およ
びゲート電極線と同様、各画素２を仕切るように第１デ
ータ入力線３１、第１データ出力線３２、入力制御線３
３、出力制御線３４、演算器制御線３５、第２データ入
力線３６、第２データ出力線３７が設けられている。図
１では、例えば、表示エリア３の水平方向、つまりゲー
ト電極線と略平行に入力制御線３３、出力制御線３４、
演算器制御線３５が設けられ、表示エリア３の垂直方
向、つまりソース電極線と略平行に第１データ入力線３
１、第１データ出力線３２、第２データ入力線３６、第
２データ出力線３７が設けられている例を示している。

【００１３】上記のセンサー２１は、本発明における圧
力検知手段となるもので、画素２の後述するごとくセン
サー２１上に設けられる画素電極１０側より加わる圧力
を容量値の変化として検知し、アナログ信号であるその
検知したデータ（以下、検知データと記す）をＡＤＣ回
路２２に出力するようになっている。またＡＤＣ回路２
２は、センサー２１から入力されたアナログの検知デー
タをディジタル信号に変換する機能を有している。

【００１４】入力レジスタ回路２３は本発明における入
力手段となるもので、第１データ入力線３１と、第２デ
ータ入力線３６と、ＡＤＣ回路２２とにそれぞれ接続さ
れているとともに入力制御線３３に接続されている。そ
して、入力制御線３３からの制御信号によって、上記の
第１データ入力線３１、第２データ入力線３６、ＡＤＣ
回路２２のいずれかから、または第１データ入力線３１
および第２データ入力線３６から、または第１データ入
力線３１およびＡＤＣ回路２２からデータが入力される
ように入力が制御されるものとなっている。

【００１５】なお、第１データ入力線３１および第２デ
ータ入力線３６からと、第１データ入力線３１およびＡ
ＤＣ回路２２からとのいずれかのデータ入力を選択可能
とする選択スイッチ（図示略）が入力レジスタ回路２３
に設けられている。また、入力レジスタ回路２３は、入
力されたデータをメモリ２４に出力する機能も有してい
る。

【００１６】メモリ２４は、本発明における記憶手段と
なるもので、入力されたデータを記憶するＲＡＭ等で構
成されている。また演算回路２５は、本発明における演
算手段となるもので、センサー２１からの検知データや
その他のデータを基に所定の演算を行って、得られたデ
ータを出力レジスタ回路２６に出力する機能を有してい
る。

【００１７】ここでは、演算回路２５は、例えば演算器
２５ａと演算器用レジスタ回路２５ｂとから構成されて
おり、演算器２５ａがメモリ２４に記憶されている検知
データ等のデータを読み出し、読み出したデータを基に
所定の演算を行う機能を有している。また演算器用レジ
スタ回路２５ｂが演算器制御線３５に接続されており、
演算器制御線３５からの制御信号が演算器用レジスタ回
路２５ｂを介して演算器２５ａに送られるようになって
いる。そして演算器２５ａは、制御信号にしたがって、
所定の演算を行って得られたデータを出力レジスタ回路
２６に出力し、あるいは演算を行わずにデータを出力レ
ジスタ回路２６に出力するようになっている。

【００１８】出力レジスタ回路２６は、本発明の出力手
段となるもので、センサー２１からの検知データに基
に、圧力が加わった画素２を表示させるデータ（以下、
表示データと記す）等を出力する機能を有している。こ
こでは、出力レジスタ回路２６は、第１データ出力線３
２、第２データ出力線３７、ＤＡＣ回路２７に接続され
ているとともに出力制御線３４に接続されている。よっ
て、出力制御線３４からの制御信号によって、上記の第
１データ出力線３２、第２データ出力線３７、ＤＡＣ回
路２７のいずれかに、演算器２５ａからのデータを出力
するよう出力が制御されるものとなっている。また、Ｄ
ＡＣ回路２７は、出力レジスタ回路２６からのディジタ
ルなデータをアナログ変換し、後述の画素電極へと出力
する機能を有している。

【００１９】第１データ入力線３１は後述の入力回路に
接続されており、第２データ入力線３６は隣接する他の
画素２の出力レジスタ回路２６に接続されている。ま
た、第１データ出力線３２は後述の最終出力回路に接続
されており、第２データ出力線３７は隣接する他の画素
２の入力レジスタ回路２３に接続されている。また入力
制御線３３、出力制御線３４、演算器制御線３５はそれ
ぞれ、本発明における第３制御部、第２制御部、第１制
御部の一構成要素となるもので、後述のコントロールレ
ジスタ回路、制御回路に接続されている。

【００２０】このような各種の機能回路等が設けられた
素子形成層８の液晶層７側には、図１および図３に示す
ように、画像を表示するための画素電極１０が絶縁膜９
を介して設けられている。この画素電極１０は、表示エ
リア３に入射した光を反射する反射板を兼ねた例えばア
ルミニウム等の金属層で形成されており、従来と同様に
画素２毎にパターン形成されている。また第２電極６
も、従来と同様に、その液晶層７側の面にカラーフィル
タ層（図示略）や共通電極１１等が設けられている。

【００２１】上記のように表示エリア３では、反射板を
兼ねた画素電極１０が素子形成層８よりも液晶層７側に
配置されているため、素子形成層８を、光を透過する構
造とする必要がなく、素子形成層８にセンサー２１等の
種々の素子や第１データ入力線３１等の信号線が設けら
れていても画像表示に影響がない。

【００２２】一方、周辺エリア４には、従来と同様に、
ソース電極線、ゲート電極線それぞれの走査回路（図示
略）が設けられているとともに、図２に示すごとく、入
力回路３８、最終出力回路３９、コントロールレジスタ
回路４０および制御回路４１が設けられている。入力回
路３８は、外部から入力されたディジタル信号からなる
表示データを一時保管し、第１データ入力線３２に出力
する機能を有している。また最終出力回路３９は、画素
２のセンサー２１からの検知データや、演算回路２５に
て演算されて得られたデータをまとめて外部に出力する
機能を有している。

【００２３】コントロールレジスタ回路４０および制御
回路４１は、各画素２の入力レジスタ回路２３、出力レ
ジスタ回路２６および演算回路２５をそれぞれ制御する
ためのもので、前述した入力制御線３３、出力制御線３
４、演算器制御線３５とともに本発明の第３制御部、第
２制御部、第１制御部を構成するものである。

【００２４】つまり、コントロールレジスタ回路４０お
よび制御回路４１は、入力制御線３３を介して各画素２
の入力レジスタ回路２３へのデータ入力を制御し、また
出力制御線３４を介して各画素の出力レジスタ回路２６
からのデータ出力を制御し、さらに演算器制御線３５を
介して演算回路２５における演算処理を制御するものと
なっている。また、制御回路４１はコントロールレジス
タ回路４０を制御するものであるとともに、前述した入
力レジスタ回路２３の選択スイッチを制御するスイッチ
制御機能を有している。

【００２５】なお図２では、表示エリア３の上側周辺部
の周辺エリア４に、入力回路３８および最終出力回路３
９が設けられ、表示エリア３の左側周辺部の周辺エリア
４に、コントロールレジスタ回路４０および制御回路４
１が設けられている例が図示されているが、これらは周
辺エリア４のどの位置に配置されていてもよく、図２の
例に限定されない。

【００２６】このように構成された液晶表示装置１で
は、画素２に圧力が加えられると、この圧力による容量
変化を画素２に設けられたセンサー２１が検知し、検知
データをＡＤＣ回路２２に出力する。ＡＤＣ回路２２
は、入力されたアナログ信号からなる検知データをディ
ジタル信号に変換する。入力レジスタ回路２３は、入力
制御線３３からの制御信号にしたがって、例えばＡＤＣ
回路２２から、ディジタル信号に変換された検知データ
を入力してメモリ２４に出力する。

【００２７】あるいは入力レジスタ回路２３は、入力制
御線３３からの制御信号にしたがって、第１データ入力
線３１より外部からの表示データを入力し、または第２
データ入力線３６より隣接画素２からのデータを入力す
る。または、ＡＤＣ回路２２から検知データを入力する
とともに第１データ入力線３１より外部からの表示デー
タを入力し、または第１データ入力線３１と第２データ
入力線３６とからそれぞれデータを入力する。そして、
入力したデータをメモリ２４に出力する。

【００２８】次いで、演算器２５ａはメモリ２４に記憶
されている検知データ等のデータを読み出す。そして演
算器２５ａは、演算器制御線３５から演算器用レジスタ
回路２５ｂを介して送られてきた制御信号にしたがっ
て、読み出したデータを基に所定の演算を行い、得られ
たデータを出力レジスタ回路２６に出力する。あるいは
演算を行わずにデータを出力レジスタ回路２６に出力す
る。

【００２９】出力レジスタ回路２６は、出力制御線３４
からの制御信号にしたがって、例えば演算器２５ａから
のデータを基に表示データをＤＡＣ回路２７に出力す
る。ＤＡＣ回路２７は、出力レジスタ回路２６からのデ
ィジタルな表示データをアナログ変換し、これを画素電
極１０側に出力して、圧力が加わった画素２を表示させ
る。または出力レジスタ回路２６は、出力制御線３４か
らの制御信号にしたがって、演算器２５ａからのデータ
を第１データ出力線３２あるいは第２データ出力線３７
に出力する。

【００３０】以上のように本実施形態の液晶表示装置１
では、各画素２に圧力を検知するセンサー２１が設けら
れて、ペン入力等の入力機能を有しているため、従来、
外部で行われていた画像を表示させる表示データの入力
を行うことができる。よって、従来、ペン入力に必要で
あった圧電シートの用意、およびその圧電シートの表示
エリア３への実装を不要とすることができる。また、各
画素２に入力レジスタ回路２３やメモリ２４、演算回路
２５、出力レジスタ回路２６等が設けられて、画素２に
入力されたデータを演算処理できる演算機能を有してい
るため、外部ＬＳＩを用意しなくても、画素２に入力さ
れたデータに様々な演算処理を施すことができる。その
結果、従来必要であった外部ＬＳＩの用意とその取り付
けも不要とすることができる。

【００３１】さらに素子形成層８に駆動素子等とともに
駆動素子と同じポリシリコンＴＦＴを用いてセンサー２
１等を形成するため、素子形成層８の工程数が多少増加
しても、素子形成層８の形成を効率良く行える。したが
って、実装工程数および構成材料を削減することがで
き、かつ素子形成層８を効率良く形成できることから、
液晶表示装置１の生産性の向上と製造コストの大幅な低
減とを図ることができる。さらに、圧電シートおよび外
部ＬＳＩの外付けが不要であるため、小型化および軽量
化も図ることができる。

【００３２】また各画素２が様々な演算処理を施せる演
算機能を有していることから、画素数の変換や、圧縮信
号のデコード、画質改善等の画像処理も行うことができ
る。しかも、同じ画素２内にセンサー２１や入力レジス
タ回路２３、演算回路２５、出力レジスタ回路２６等を
備えているため、センサー２１からのデータを即座に演
算処理し、出力して画素２に表示させることができる。
よって、画像表示機能、入力機能、演算機能等を有する
多機能で、かつ動作が非常に高速化され、低コストで製
造できるとともに小型軽量な優れた液晶表示装置１を実
現することができる。

【００３３】なお、本実施形態では、各画素に圧力検知
手段、出力手段、演算手段、記憶手段、入力手段のいず
れも備えている例を述べたが本発明はこの例に限定され
ない。液晶表示装置に付与する機能に応じて、例えば圧
力検知手段のみ、圧力検知手段と出力手段、圧力検知手
段と出力手段と演算手段、圧力検知手段と出力手段と演
算手段と記憶手段、のいずれかの組み合わせ（手段の組
み合わせ）を各画素に備えた液晶表示装置としてもよ
い。

【００３４】また上記の手段の組み合わせにそれぞれ入
力回路、入力回路と最終出力回路、最終出力回路のいず
れかを組み合わせたり、入力回路や最終出力回路を組み
合わせずに手段の組み合わせに第１制御部、第２制御
部、第３制御部等を組み合わせる、あるいは上記手段の
組み合わせに、入力回路や最終出力回路と第１制御部、
第２制御部、第３制御部等とを組み合わせてもよい。こ
のように液晶表示装置に付与する機能に応じて種々変更
可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る液晶表
示装置によれば、各画素における第１基板の液晶層側の
面に圧力検知手段が設けられてペン入力等の入力機能を
有したものとなっているので、圧電シートの用意および
その取り付けを不要とすることができる。したがって、
実装工程数および構成材料を削減することができること
から、液晶表示装置の生産性の向上と製造コストの大幅
な低減、および小型軽量化を図ることができる。また、
圧力検知手段からのデータを基に演算を行う演算手段
と、圧力検知手段からのデータを基に、画像を表示させ
るデータを出力する出力手段とが圧力検知手段とともに
各画素に設けられていれば、外部ＬＳＩの用意およびそ
の取り付けも不要とすることができるので、より一層、
液晶表示装置の生産性の向上、製造コストの大幅な低減
および小型軽量化を図ることができる。また圧力検知手
段が検知したデータに対して様々な演算処理を施す演算
機能も有し、かつ画素に入力されたデータに対して即座
に演算処理を施して画素を表示させることができる、多
機能でかつ動作が高速化された液晶表示装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の一実施形態の要部
を示す構成図であり、表示エリアにおける一画素の要部
を示す図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す
斜視図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…液晶表示装置、２…画素、３…表示エリア、４…周
辺エリア、５…第１基板、６…第２基板、７…液晶層、
８…素子形成層、１０…画素電極、２１…センサー、２
３…入力レジスタ回路、２４…メモリ、２５…演算回
路、２６…出力レジスタ回路、３３…入力制御線、３４
…出力制御線、３５…演算器制御線、３８…入力回路、
３９…最終出力回路、４０…コントロールレジスタ回
路、４１…制御回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３５ Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３５Ｚ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６６ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６６Ｇ 9/35 ３０２ 9/35 ３０２

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置された第１基板と第２基板との
   間に液晶層が設けられた表示エリアを備え、該表示エリ
   アが多数の画素で構成され、各画素における第１基板の
   液晶層側の面に、それぞれの画素の液晶層を駆動して表
   示させる素子が設けられてなる液晶表示装置において、 前記各画素における第１基板の液晶層側の面には、前記
   素子とともに、画素に加わる圧力を検知してその検知し
   たデータを出力する圧力検知手段が設けられていること
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記各画素における第１基板の液晶層側
   の面には、前記圧力検知手段からのデータを基に、圧力
   が加わった画素を表示させるデータを出力する出力手段
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記各画素における第１基板の液晶層側
   の面には、前記圧力検知手段からのデータを基に所定の
   演算を行って、演算処理されたデータを前記出力手段に
   出力する演算手段が設けられていることを特徴とする請
   求項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記各画素における第１基板の液晶層側
   の面には、前記圧力検知手段からのデータを記憶する記
   憶手段が設けられ、 前記演算手段は、前記記憶手段で記憶された前記圧力検
   知手段からのデータを基に所定の演算を行うものからな
   ることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記各画素における第１基板の液晶層側
   の面には、前記圧力検知手段からデータが入力され、入
   力されたデータを前記記憶手段に出力する入力手段が設
   けられていることを特徴とする請求項４記載の液晶表示
   装置。
6. 【請求項６】 前記表示エリアの周辺部には、外部から
   画素を表示させるデータが入力されてこれを前記入力手
   段に出力する入力回路が設けられていることを特徴とす
   る請求項５記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記表示エリアの周辺部には、各画素か
   ら出力されたデータをまとめて外部に出力する最終出力
   回路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示装置。
8. 【請求項８】 各画素の前記演算手段を制御する第１制
   御部を備えていることを特徴とする請求項３記載の液晶
   表示装置。
9. 【請求項９】 各画素の前記出力手段を制御する第２制
   御部を備えていることを特徴とする請求項２記載の液晶
   表示装置。
10. 【請求項１０】 各画素の前記入力手段を制御する第３
    制御部を備えていることを特徴とする請求項５記載の液
    晶表示装置。
11. 【請求項１１】 前記入力手段は、外部から入力された
    画素を表示させるデータと、前記圧力検知手段からのデ
    ータと、隣接画素からのデータとが入力されるものから
    なり、 前記入力手段に入力されるデータとして、前記外部から
    のデータおよび前記圧力検知手段からのデータ、もしく
    は前記外部からのデータおよび前記隣接画素からのデー
    タのいずれかを選択可能とする選択スイッチを備え、 前記第３制御部は、前記選択スイッチを制御するスイッ
    チ制御機能を有していることを特徴とする請求項１０記
    載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 前記第１基板には、前記素子および前
    記圧力検知手段と、前記液晶層との間に、前記表示エリ
    アに入射した光を反射する反射板が設けられていること
    を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 前記素子は、活性層がポリシリコンで
    形成されたポリシリコン薄膜トランジスタからなり、 前記圧力検知手段は、前記ポリシリコン薄膜トランジス
    タを用いて形成されてなることを特徴とする請求項１記
    載の液晶表示装置。