表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器
【課題】位置検出用のセンサを表示部に内蔵しても、表示用の駆動信号の影響を受けずに正確に検出できるようにすること。
【解決手段】本発明は、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部１０と、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチを有するセンサ部１１と、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部３０と、検出部３０で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有する表示装置である。
【解決手段】本発明は、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部１０と、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチを有するセンサ部１１と、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部３０と、検出部３０で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有する表示装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部にタッチセンサとなるスイッチを備える表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示部分の位置をスタイラスや指等の押圧によって検出する座標検出には、主として表示部に位置検出デバイスを外付けしたものが用いられている。しかし、モバイル機器における表示装置に対する高画質化・高精細化の要求により、近年は位置検出デバイスを表示装置と一体化する提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、表示装置にセンサ機能を持たせた、入力位置検出を可能とするセンサ一体型表示装置では、位置検出デバイスの外付けと比較し画質の低下や表示品質の低下が抑えられる一方で、センサを画素に内蔵したことによる問題も生じている。
【０００５】
すなわち、位置検出デバイスを内蔵した結果、その検出素子のための電極、配線を、表示用駆動素子や配線、電極の近くに配置しなければならない。このため、検出素子の駆動により、表示用配線等にカップリング等のノイズが懸念され、絶縁処理やある程度の配置間隔を設ける必要が生じ、製造工程数の増加を招く原因となる。
【０００６】
また、表示用の駆動による検出用配線等へのカップリング等のノイズも同様に問題となる。特に、検出用配線等へのノイズは、検出回路にノイズを考慮させる必要が生じ、誤検出を招く恐れがある。
【０００７】
また、表示用配線や電極を検出用配線や電極に兼用する構成も提案されているが（特許文献１）、その場合は表示用配線の状態が駆動ごとに変化するため、検出前の状態を考慮する必要が生じている。
【０００８】
本発明は、位置検出用のセンサを表示部に内蔵しても、表示用の駆動信号の影響を受けずに正確に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有する表示装置である。
【００１０】
このような本発明では、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ部よりプリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【００１１】
ここで、スイッチの一方の電極は、表示部の画素を駆動するトランジスタにおける画素と導通する配線と導通したものである。また、プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位であったり、共通電位と逆相の電位であったりする。また、スイッチの一方の電極が、表示部の画素を駆動する一方の電極と導通し、スイッチの他方の電極が、表示部の画素を駆動する他方の電極と導通するものでもある。また、スイッチが表示部の画素内に設けられているものでもある。
【００１２】
また、本発明は、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチとを有する表示装置の駆動方法であり、各画素を駆動するトランジスタのＯＮ期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与え、プリチャージ電位を与えた後、トランジスタのＯＮ期間であって画素に映像信号を与える前にスイッチが閉じているか否かの検出を行う。
【００１３】
このような本発明では、スイッチによる検出を行う一定期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【００１４】
ここで、プリチャージ電位は、画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位であったり、共通電位と逆相の電位であったりする。また、プリチャージ電位は、画素に映像信号を与える前の当該画素に対するプリチャージ電位と兼用にするものでもある。
【００１５】
また、本発明は、表示装置を備える電子機器であって、この表示装置として、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有するものである。
【００１６】
このような本発明では、検出部で検出を行う一定期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ部よりプリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位置検出用のセンサを表示部に内蔵しても、表示用の駆動信号の影響を受けずに正確に入力された位置を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
【００１９】
＜表示装置＞
図１は、本実施形態に係る表示装置の構成例を説明する図である。すなわち、本実施形態に係る表示装置は、表示部１０、センサ部１１、水平駆動部２１、垂直駆動部２２、検出部３０、位置決定部４０を備えている。
【００２０】
表示装置は、２枚の基板（ＴＦＴ基板１、対向基板２）が対向配置され、これらの基板間に液晶層が保持される液晶表示装置となっている。片側の基板(ＴＦＴ基板１)には、複数のゲート線とデータ線が形成され、各交点にそれぞれ選択素子を介して液晶セル（画素）が設けられている。選択素子は駆動トランジスタであり、主としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられる。
【００２１】
表示部１０は、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置された領域のうち一部に設けられた表示領域である。表示部１０には、基板間に保持された液晶層が設けられており、複数の液晶セル（画素）がマトリクス状に配置されている。
【００２２】
センサ部１１は、後述するセンサ構造を備えたスイッチがＴＦＴ基板１と対向基板２との間に設けられた構成となっている。スイッチは全ての画素（液晶セル）内に設けられていたり、必要な画素だけに設けられていたり、表示部１０の周辺に設けられている場合もある。本実施形態では、主として画素内にスイッチが設けられている場合を例とする。
【００２３】
水平駆動部２１は、所定の期間で水平方向に沿った選択素子をライン単位で駆動する。また、垂直駆動部２２は、表示部の垂直方向の駆動を行う。本実施形態では、水平走査期間内で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各々に対応した画素を順次選択する駆動を行う。
【００２４】
検出部３０は、後述するセンサ構造を備えたスイッチの状態を所定のタイミングで検出する部分である。位置決定部４０は、検出部３０で検出したスイッチの状態に基づき、表示部１０上の領域でどのスイッチが選択されたかという位置情報を決定する。
【００２５】
ここでは、センサ構造として、ＴＦＴ基板１と対向基板２とに各々具備された検出用電極が所定の間隔で設けられたものを用いる。この２つの検出用電極の開閉によってスイッチが構成される。このスイッチによって、外部からの押圧力を入力（外部入力）として両検出用電極が電気的に閉じる状態になることにより、外部入力を検知できるようになっている。したがって、ＴＦＴ基板１内には、少なくとも１つの検出用電極と、接触を検出するための検出用配線とが設けられている。
【００２６】
また、もう一方の基板（対向基板２）には、画像表示のための電極（共通電極）と、接触に用いられる他方側の検出用電極、およびこれと導通する配線が設けられている。
【００２７】
また、図示しないが、本実施形態では、上記のスイッチの一方の検出用電極と導通する配線（検出用配線）にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部を備えている。プリチャージ部は、独立して設けられていても、例えば水平駆動部２１等の構成と兼用になっていてもよい。
【００２８】
プリチャージ部は、検出部３０でスイッチの状態を検出する一定期間より前にプリチャージ電位を与えている。プリチャージ電位は、例えば、画素に与える映像表示の際のＣＯＭ電位（共通電位）と異なる電位であったり、ＣＯＭ電位と位相反転（逆相）の電位であったりする。
【００２９】
図２は、表示部の一部断面構造図である。図２（ａ）に示すように、２枚の基板（ＴＦＴ基板１、対向基板２）間のギャップは複数の柱（スペーサ）３により規定され、柱間に基板間のギャップ以下の高さのセンサ構造（スイッチ３０ａ）が配置されている。
【００３０】
図２（ａ）に示す例では、ＴＦＴ基板１側に柱３と同じ材質の突起４が柱３より低く設けられ、この突起４の表面に導電膜（一方側の検出用電極３１）が形成された構造となっている。また、対向基板２には他方側の検出用電極３２が形成されている。他方側の検出用電極３２は、対向基板の共通電極と兼用となっている。このＴＦＴ基板１側の検出用電極３１と対向基板２側の検出用電極３２とでセンサ構造（スイッチ３０ａ）が構成され、通常の状態では両電極間のギャップによってセンサ構造のスイッチ３０ａが開いた状態となっている。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、指またはスタイラス等による外部からの押圧力での入力（外部入力）があると、対向基板２がその押圧力によってたわみ、この結果、センサ構造を構成する両電極（検出用電極３１、３２）が接触する。これにより、スイッチ３０ａが閉状態となる。
【００３２】
ここで、スイッチ３０ａは、ＴＦＴ基板１と対向基板２との両方に設けられた検出用電極３１、３２で構成される場合のみならず、ＴＦＴ基板１上、対向基板２上の少なくとも片側に構成される場合もある。いずれの場合でも、指またはスタイラス等による外部入力が無い状態では、２つの検出用電極が導通せず、外部入力があった場合に導通するようになっていればよい。また、スイッチ３０ａは全ての画素内に形成されていても、必要な画素内のみに形成されていてもよい。
【００３３】
センサ構造における接触する電極の少なくとも１つは検出用配線にて検出部３０へ接続されており、複数の電極が接触することによる電位変化や電流値、またはその時間変化等を検出部３０により検出する。本実施形態では、検出駆動が行われる期間の前に、検出用配線または検出用電極の少なくとも一本に対し、既知の電圧をプリチャージすることを特徴としている。
【００３４】
図３は、表示画素内にセンサが配置された構造の回路図である。この例では、外部入力により接触する一方の検出用電極３１を画素電極と兼用し、他方の検出用電極３２を対向基板上の共通電極（ＣＯＭ電極）と兼用している。また、検出用配線６０は、一方の検出用電極３１が配置されている画素の選択素子（駆動トランジスタ）５０に映像信号を与えるためのデータ線と兼用となっている。
【００３５】
検出用配線６０の検出部３０側の一端は分岐され、一方がスイッチＳＷ１を介してプリチャージ部２５に接続され、他方がスイッチＳＷ２を介して検出部３０に接続されている。このスイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開けた状態でプリチャージ電位が検出用配線６０に与えられる。一方、スイッチＳＷ１を開け、スイッチＳＷ２を閉じた状態でセンサ構造のスイッチ３０ａの開閉状態を検出部３０で検出することになる。
【００３６】
検出部３０は、例えば比較器から構成され、検出用配線６０から送られる検出信号と所定の基準値とを比較し、検出結果を出力する。検出結果によってスイッチ３０ａが閉じていると判断された場合、そのスイッチ３０ａが配置された画素の位置が選択されたことになる。図１に示す位置決定部４０は、各スイッチ３０ａの状態の検出結果とスイッチ３０ａが設けられた画素の位置に基づき、表示部１０上での選択位置を決定することになる。
【００３７】
＜表示装置の駆動方法＞
図４は、本実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。このタイミングチャートは、１水平走査期間でのタイミングを示している。Ｇａｔｅは水平方向に沿った画素の選択素子（駆動トランジスタ）の駆動タイミング、ＲＤは検出部での検出タイミング、ＳＥＬ１〜３は、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）に対応したセレクタの駆動タイミングである。
【００３８】
また、ＣＯＭは共通電極の電圧印加タイミング、ＳｉｇはＲ，Ｇ，Ｂ各映像信号のタイミング、ＳＣＬＫはクロック、ＤＯは映像用データ信号、プリチャージは上記説明したセンサ構造（スイッチ）の一方の検出用電極と導通する配線（検出用配線）へのプリチャージのタイミングを示している。
【００３９】
図４に示すタイミングにおいて、選択素子（駆動トランジスタ）がＯＮとなると、該当画素電極へ表示用電圧が書き込まれる。この際、セレクタＳＬＥ１〜３が順次ＯＮとなることで、Ｂ（青）に対応した画素、Ｇ（緑）に対応した画素、Ｒ（赤）に対応した画素が順次選択され、各々対応する映像信号Ｓｉｇが書き込まれる。
【００４０】
本実施形態では、センサ構造が設けられた画素の選択素子（駆動トランジスタ）がＯＮとなるタイミングの前に、データ線（検出用配線）に、ＣＯＭ電位と異なる電位、例えばＣＯＭ電位の逆相となる電位（ＸＶＣＯＭ）をプリチャージしている。その後、データ線（検出用配線）をフローティングとして、選択素子のＯＮ期間の前半に検出期間（ＲＤの読み出し期間）を設けている。そして、選択素子のＯＮ期間の後半を画素電極への表示用電圧書き込み期間とする。
【００４１】
この検出期間において、センサ構造のスイッチの状態を検出するには、スイッチを構成する一方の検出用電極の電位で判断するものとする。すなわち、スイッチを構成する複数の検出用電極が接触していた場合、スイッチの一方の検出用電極と導通する画素電極は対向の共通電極（ＣＯＭ電極）とショートしており、検出用配線をフローティングにしておくことで選択素子のＯＮ期間には検出用配線を通じてＣＯＭ電位が検出される。
【００４２】
外部圧力による入力の検出には、ＣＯＭ電位となったことで判断しても良いし、プリチャージの電位を利用して判断の閾値を設定しても良い。
【００４３】
ここで、画素電極を利用した検出方法には、問題が少なくとも２つ考えられる。１つは外部入力により少なくとも１つの検出用電極が接触していると、接触している間は必ず画素電極がその他の接触電極の電位になるため、正常な画表示に支障が生じることである。２つ目は前のタイミングで画素電極へ書き込まれた画素電位によってスイッチの状態の検出に影響が生じ、外部入力が無い場合であっても誤検出を誘発する恐れがあることである。
【００４４】
１つ目の問題においては、外部入力が行われている期間では表示画素は外部入力素子（指またはスタイラス等）の存在により画質は問題とならない。また、２つ目の問題においては、本実施形態による検出前プリチャージが有効的な対策方法となる。
【００４５】
つまり、検出前に検出用配線にプリチャージを行うことで、前のタイミングでの画素電位の影響、例えばデータ線に残る電位がデータ線と兼用の検出用配線に残ることによる影響を最小限に抑えることができ、プリチャージ電位を元に検出の閾値を設定することも可能となる。
【００４６】
ここで、画像表示用に用いられる配線や電極が検出に用いられる配線や電極と兼用になっていても、一部または全てが専用であっても構わない。検出用電極が画素電極と兼用せず、検出用配線もデータ線とは別に有する構成を図５に示す。
【００４７】
この図５に示す構成では、ゲート線とデータ線との交点に選択素子（駆動トランジスタ）５０が設けられ、液晶セルの画素の駆動を制御している。スイッチ３０ａは、共通電極検出用配線６０との間に配置され、スイッチ３０ａの一方の検出用電極３１がゲート線によって制御されるトランジスタを介して検出用配線６０に接続され、他方の検出用電極３２が共通電極に接続されている。
【００４８】
この例では、検出用配線６０とデータ線とが別個に設けられている。そして、検出用配線６０の一端は分岐され、一方がスイッチＳＷ１を介してプリチャージ部２５に接続され、他方がスイッチＳＷ２を介して検出部３０に接続されている。このスイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開けることでプリチャージ電位が検出用配線に与えられる。一方、スイッチＳＷ１を開け、スイッチＳＷ２を閉じることでセンサ構造のスイッチの状態を検出部３０で検出できるようになる。
【００４９】
このような構成では、液晶セルに対する駆動タイミングと同期しても、非同期であっても検出前に検出用配線６０にプリチャージを行うことで、先と同様に安定した読み出しを行うことが可能となる。
【００５０】
本実施形態では、センサ構造のスイッチにおける検出用電極の片側を対向基板上の共通電極（ＣＯＭ）と兼用させている。これにより、複数の検出用電極の片側を全センサに対し常に共通電位とすることが可能となり、検出前プリチャージの既知の電位と対応させることで検出の閾値を設定することが可能となる。
【００５１】
また、インプレーンスイッチング、フリンジフィールドスイッチング液晶等、液晶の種類によっては対向基板に画像表示用の電極や配線を含まない駆動方式がある。本実施形態では、このような駆動方式であっても、対向基板上に検出用電極を設ける必要がある。また、本実施形態を効果的に利用するためには対向基板に共通電極を具備することが望ましい。
【００５２】
ここで、対向基板に表示用の共通電極を具備しない液晶について、対向基板に検出用電極と導通する共通電極を配置した構造例について述べる。表示用の共通電極を対向に具備する構造においてはこの共通電極により検出用電極の配置に制約が生じるが、対向基板に表示用の共通電極が存在しなければ制約が生じないと考えられる。
【００５３】
しかし、液晶において、表示液晶セルの直上に電極が存在することにより液晶に配向乱れが生じ、表示の透過率・輝度等の光学特性に影響を与える。したがって、表示液晶セルの直上を避けて配線上に対向の検出用電極を配置する。
【００５４】
また、表示セルの直上を避けて検出用電極を配置しても、該電極への印加電圧により該電極の近傍の液晶には配向乱れが生じる。この配向乱れの表示への影響を最小限にするために、該配線の線幅や配置場所の調整、遮光処理と共に対向基板に配置する検出用電極への印加電圧の調整を行う。例えば、対向基板の全面に検出用電極を形成するのではなく、液晶の配向への影響を最小限にできる位置にパターンニングした検出用電極を設けるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、検出用電極の印加電圧は光学特性を考慮して可能な限りＣＯＭ電位と同電位であることが望ましい。例えば、ＣＯＭ電位と同じもしくはＣＯＭ電位±０．５Ｖ以内にするとよい。
【００５６】
次に、検出用配線へのプリチャージ電位について述べる。本実施形態では、指またはスタイラス等による外部入力の有無や検出に複数の電極の接触を利用しているが、接触する検出用電極の一方をＣＯＭと同電位としている。ここでは、ＣＯＭ電極と検出用電極とを兼用しても、個別に配置していても構わない。
【００５７】
ここで、検出用配線等への検出用プリチャージはＣＯＭ電位の反転電位（ＸＶＣＯＭ電位）を用いる。本実施形態として、外部入力により複数の検出用電極が接触し、検出用配線がＣＯＭ電位となることで接触を検出するシステムを挙げている。したがって、プリチャージ電位にＶＣＯＭ電位と異なる電位を用いる。
【００５８】
表示装置の最適ＶＣＯＭ電位は個々に多少異なっているため、図６（ａ）に示す中間電位や、図６（ｂ）に示す適当な電位をプリチャージに使用すると、ＣＯＭのＨ（Ｈｉｇｈ）電位時とＬ（Ｌｏｗ）電位時でプリチャージ電位との電位差が異なる。そのため、例えば外部入力の有無や検出の閾値設定を行う際に誤検出防止のマージンを広く取る必要が生じ、応答速度が遅くなるなどの問題が生じる。
【００５９】
そこで、図６（ｃ）に示すように、プリチャージ電位をＸＶＣＯＭ電位とすると、ＣＯＭのＨ／Ｌ電位時のどちらにおいてもプリチャージ電位と検出用電極電位との電位差が一定となるため、プリチャージ電位を利用した検出システムの構築が可能となる。
【００６０】
したがって、検出駆動前に検出用配線や電極に既知の電圧をプリチャージ処理することで、正確な電圧、電流等の変動を用いた接触の検出を容易に確実に行うことが可能である。
【００６１】
本発明は、上記説明した本実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で多様に変更実施することが可能である。
【００６２】
例えば、図７に示すように、センサ構造（スイッチ３０ａ）が３つの電極によって構成されていてもよい。すなわち、このセンサ構造では、ＴＦＴ基板１側に柱３より低い２つの突起４が設けられ、この突起４の表面に各々導電膜による一方側の検出用電極３１と他方側の検出用電極３２が形成されている。また、対向基板２側にはパターニングによって形成された導体パターン３３が形成されている。
【００６３】
通常の状態ではＴＦＴ基板１側の２つの検出用電極３１、３２と対向基板２側の導体パターン３３とのギャップによってセンサ構造のスイッチ３０ａが開いた状態となっている。
【００６４】
図７（ｂ）に示すように、指またはスタイラス等による外部からの押圧力での入力（外部入力）があると、対向基板２がその押圧力によってたわみ、この結果、対向基板２側の導体パターン３３がＴＦＴ基板１側の２つの検出用電極３１、３２と接触し、これによりスイッチ３０ａが閉じた状態となる。
【００６５】
本実施形態では、外部入力によって２つの検出用電極３１、３２が電気的に閉じるスイッチ構造であれば、どのような構成であっても適用可能である。
【００６６】
＜電子機器＞
本実施形態に係る表示装置は、図８に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上２００２に、液晶素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量、受光素子等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部２００２ａを設ける。この画素アレイ部（画素マトリックス部）２００２ａを囲むように接着剤２０２１を配し、ガラス等の対向基板２００６を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板２００６には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部２００２ａへの信号等を入出力するためのコネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２０２３を設けてもよい。
【００６７】
以上説明した本実施形態に係る表示装置は、図９〜図１３に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
【００６８】
図９は、本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作成される。
【００６９】
図１０は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７０】
図１１は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７１】
図１２は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７２】
図１３は、本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７３】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、次のような効果を奏する。すなわち、センサ構造におけるスイッチの状態の検出時において、初期状態を明確に規定でき、全センサに対する条件が一致するため、安定した検出が可能となる。
【００７４】
また、指やスタイラス等の接触の有無やその位置を検出する方式全般に用いることができ、特定の方式に限定されない。また、光学式等、センサ一体型表示装置へ接触せずに位置を検出する方式に対しても、検出前に既知の電圧をプリチャージすることは、検出の安定性や初期状態を一致させる上で有効である。
【００７５】
画素電極や書き込み配線を検出用に兼用しても、各画素電位のばらつきを考慮することなく、安定した検出を行うことが可能となる。また、画素への書き込み電位とセンサ出力とが一致することによる誤検出を防止することができ、検出回路を簡略化できる。
【００７６】
外部入力の無い場合は、プリチャージ電位が保持されているため、例えば画素への書き込み前プリチャージを兼用することで、高精細時のタイミング確保にも効果がある。
【００７７】
対向基板に表示用電極を具備しない液晶において対向基板に検出用電極を配置する際に、ＴＦＴ基板の配線上に該配線を配置することで、表示透過率・輝度等への影響を最小限に抑えることが可能である。また、このときの検出用電極の電位をＣＯＭ電位と同電位にすることで更なる効果が得られる。
【００７８】
対向基板上の検出用電極のＣＯＭ電位に対応してプリチャージ電位をＸＶＣＯＭ電位（ＣＯＭ電位の逆相）とすることにより、常に検出用電極の一方の電位とプリチャージ電位を利用した検出の閾値を設定する等の検出システムの構築が可能となる。
【００７９】
なお、上記説明した実施形態では、いずれも表示装置として液晶表示装置を例にしたが、本発明は液晶表示装置に限定されず、プラズマ表示デバイス、有機ＥＬ等の他の表示デバイスであっても適用可能である。また、外部入力を検出するセンサ（スイッチ）として表示部の画素内に設ける例を説明したが、表示部以外の領域で基板間に配置されるセンサについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態に係る表示装置の構成例を説明する図である。
【図２】表示部の一部断面構造図である。
【図３】表示画素内にセンサが配置された構造の回路図である。
【図４】本実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。
【図５】検出用電極および検出用配線が独立して設けられている構造の回路図である。
【図６】検出用配線へのプリチャージ電位について説明する図である。
【図７】他のセンサ構造を説明する断面構造図である。
【図８】フラット型のモジュール形状の例を示す模式図である。
【図９】本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図１０】本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１１】本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１２】本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１３】本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…ＴＦＴ基板、２…対向基板、１０…表示部、１１…センサ部、２１…水平駆動部、２２…垂直駆動部、２５…プリチャージ部、３０…検出部、４０…位置決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部にタッチセンサとなるスイッチを備える表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示部分の位置をスタイラスや指等の押圧によって検出する座標検出には、主として表示部に位置検出デバイスを外付けしたものが用いられている。しかし、モバイル機器における表示装置に対する高画質化・高精細化の要求により、近年は位置検出デバイスを表示装置と一体化する提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、表示装置にセンサ機能を持たせた、入力位置検出を可能とするセンサ一体型表示装置では、位置検出デバイスの外付けと比較し画質の低下や表示品質の低下が抑えられる一方で、センサを画素に内蔵したことによる問題も生じている。
【０００５】
すなわち、位置検出デバイスを内蔵した結果、その検出素子のための電極、配線を、表示用駆動素子や配線、電極の近くに配置しなければならない。このため、検出素子の駆動により、表示用配線等にカップリング等のノイズが懸念され、絶縁処理やある程度の配置間隔を設ける必要が生じ、製造工程数の増加を招く原因となる。
【０００６】
また、表示用の駆動による検出用配線等へのカップリング等のノイズも同様に問題となる。特に、検出用配線等へのノイズは、検出回路にノイズを考慮させる必要が生じ、誤検出を招く恐れがある。
【０００７】
また、表示用配線や電極を検出用配線や電極に兼用する構成も提案されているが（特許文献１）、その場合は表示用配線の状態が駆動ごとに変化するため、検出前の状態を考慮する必要が生じている。
【０００８】
本発明は、位置検出用のセンサを表示部に内蔵しても、表示用の駆動信号の影響を受けずに正確に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有する表示装置である。
【００１０】
このような本発明では、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ部よりプリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【００１１】
ここで、スイッチの一方の電極は、表示部の画素を駆動するトランジスタにおける画素と導通する配線と導通したものである。また、プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位であったり、共通電位と逆相の電位であったりする。また、スイッチの一方の電極が、表示部の画素を駆動する一方の電極と導通し、スイッチの他方の電極が、表示部の画素を駆動する他方の電極と導通するものでもある。また、スイッチが表示部の画素内に設けられているものでもある。
【００１２】
また、本発明は、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチとを有する表示装置の駆動方法であり、各画素を駆動するトランジスタのＯＮ期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与え、プリチャージ電位を与えた後、トランジスタのＯＮ期間であって画素に映像信号を与える前にスイッチが閉じているか否かの検出を行う。
【００１３】
このような本発明では、スイッチによる検出を行う一定期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【００１４】
ここで、プリチャージ電位は、画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位であったり、共通電位と逆相の電位であったりする。また、プリチャージ電位は、画素に映像信号を与える前の当該画素に対するプリチャージ電位と兼用にするものでもある。
【００１５】
また、本発明は、表示装置を備える電子機器であって、この表示装置として、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、スイッチからの信号と基準信号との比較によってスイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、検出部で検出を行う前に、スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部とを有するものである。
【００１６】
このような本発明では、検出部で検出を行う一定期間より前に、スイッチの一方の電極と導通する配線に、プリチャージ部よりプリチャージ電位を与えているため、スイッチによる検出時の電位の初期状態を明確にすることができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位置検出用のセンサを表示部に内蔵しても、表示用の駆動信号の影響を受けずに正確に入力された位置を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
【００１９】
＜表示装置＞
図１は、本実施形態に係る表示装置の構成例を説明する図である。すなわち、本実施形態に係る表示装置は、表示部１０、センサ部１１、水平駆動部２１、垂直駆動部２２、検出部３０、位置決定部４０を備えている。
【００２０】
表示装置は、２枚の基板（ＴＦＴ基板１、対向基板２）が対向配置され、これらの基板間に液晶層が保持される液晶表示装置となっている。片側の基板(ＴＦＴ基板１)には、複数のゲート線とデータ線が形成され、各交点にそれぞれ選択素子を介して液晶セル（画素）が設けられている。選択素子は駆動トランジスタであり、主としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられる。
【００２１】
表示部１０は、ＴＦＴ基板１と対向基板２とが対向配置された領域のうち一部に設けられた表示領域である。表示部１０には、基板間に保持された液晶層が設けられており、複数の液晶セル（画素）がマトリクス状に配置されている。
【００２２】
センサ部１１は、後述するセンサ構造を備えたスイッチがＴＦＴ基板１と対向基板２との間に設けられた構成となっている。スイッチは全ての画素（液晶セル）内に設けられていたり、必要な画素だけに設けられていたり、表示部１０の周辺に設けられている場合もある。本実施形態では、主として画素内にスイッチが設けられている場合を例とする。
【００２３】
水平駆動部２１は、所定の期間で水平方向に沿った選択素子をライン単位で駆動する。また、垂直駆動部２２は、表示部の垂直方向の駆動を行う。本実施形態では、水平走査期間内で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各々に対応した画素を順次選択する駆動を行う。
【００２４】
検出部３０は、後述するセンサ構造を備えたスイッチの状態を所定のタイミングで検出する部分である。位置決定部４０は、検出部３０で検出したスイッチの状態に基づき、表示部１０上の領域でどのスイッチが選択されたかという位置情報を決定する。
【００２５】
ここでは、センサ構造として、ＴＦＴ基板１と対向基板２とに各々具備された検出用電極が所定の間隔で設けられたものを用いる。この２つの検出用電極の開閉によってスイッチが構成される。このスイッチによって、外部からの押圧力を入力（外部入力）として両検出用電極が電気的に閉じる状態になることにより、外部入力を検知できるようになっている。したがって、ＴＦＴ基板１内には、少なくとも１つの検出用電極と、接触を検出するための検出用配線とが設けられている。
【００２６】
また、もう一方の基板（対向基板２）には、画像表示のための電極（共通電極）と、接触に用いられる他方側の検出用電極、およびこれと導通する配線が設けられている。
【００２７】
また、図示しないが、本実施形態では、上記のスイッチの一方の検出用電極と導通する配線（検出用配線）にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部を備えている。プリチャージ部は、独立して設けられていても、例えば水平駆動部２１等の構成と兼用になっていてもよい。
【００２８】
プリチャージ部は、検出部３０でスイッチの状態を検出する一定期間より前にプリチャージ電位を与えている。プリチャージ電位は、例えば、画素に与える映像表示の際のＣＯＭ電位（共通電位）と異なる電位であったり、ＣＯＭ電位と位相反転（逆相）の電位であったりする。
【００２９】
図２は、表示部の一部断面構造図である。図２（ａ）に示すように、２枚の基板（ＴＦＴ基板１、対向基板２）間のギャップは複数の柱（スペーサ）３により規定され、柱間に基板間のギャップ以下の高さのセンサ構造（スイッチ３０ａ）が配置されている。
【００３０】
図２（ａ）に示す例では、ＴＦＴ基板１側に柱３と同じ材質の突起４が柱３より低く設けられ、この突起４の表面に導電膜（一方側の検出用電極３１）が形成された構造となっている。また、対向基板２には他方側の検出用電極３２が形成されている。他方側の検出用電極３２は、対向基板の共通電極と兼用となっている。このＴＦＴ基板１側の検出用電極３１と対向基板２側の検出用電極３２とでセンサ構造（スイッチ３０ａ）が構成され、通常の状態では両電極間のギャップによってセンサ構造のスイッチ３０ａが開いた状態となっている。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、指またはスタイラス等による外部からの押圧力での入力（外部入力）があると、対向基板２がその押圧力によってたわみ、この結果、センサ構造を構成する両電極（検出用電極３１、３２）が接触する。これにより、スイッチ３０ａが閉状態となる。
【００３２】
ここで、スイッチ３０ａは、ＴＦＴ基板１と対向基板２との両方に設けられた検出用電極３１、３２で構成される場合のみならず、ＴＦＴ基板１上、対向基板２上の少なくとも片側に構成される場合もある。いずれの場合でも、指またはスタイラス等による外部入力が無い状態では、２つの検出用電極が導通せず、外部入力があった場合に導通するようになっていればよい。また、スイッチ３０ａは全ての画素内に形成されていても、必要な画素内のみに形成されていてもよい。
【００３３】
センサ構造における接触する電極の少なくとも１つは検出用配線にて検出部３０へ接続されており、複数の電極が接触することによる電位変化や電流値、またはその時間変化等を検出部３０により検出する。本実施形態では、検出駆動が行われる期間の前に、検出用配線または検出用電極の少なくとも一本に対し、既知の電圧をプリチャージすることを特徴としている。
【００３４】
図３は、表示画素内にセンサが配置された構造の回路図である。この例では、外部入力により接触する一方の検出用電極３１を画素電極と兼用し、他方の検出用電極３２を対向基板上の共通電極（ＣＯＭ電極）と兼用している。また、検出用配線６０は、一方の検出用電極３１が配置されている画素の選択素子（駆動トランジスタ）５０に映像信号を与えるためのデータ線と兼用となっている。
【００３５】
検出用配線６０の検出部３０側の一端は分岐され、一方がスイッチＳＷ１を介してプリチャージ部２５に接続され、他方がスイッチＳＷ２を介して検出部３０に接続されている。このスイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開けた状態でプリチャージ電位が検出用配線６０に与えられる。一方、スイッチＳＷ１を開け、スイッチＳＷ２を閉じた状態でセンサ構造のスイッチ３０ａの開閉状態を検出部３０で検出することになる。
【００３６】
検出部３０は、例えば比較器から構成され、検出用配線６０から送られる検出信号と所定の基準値とを比較し、検出結果を出力する。検出結果によってスイッチ３０ａが閉じていると判断された場合、そのスイッチ３０ａが配置された画素の位置が選択されたことになる。図１に示す位置決定部４０は、各スイッチ３０ａの状態の検出結果とスイッチ３０ａが設けられた画素の位置に基づき、表示部１０上での選択位置を決定することになる。
【００３７】
＜表示装置の駆動方法＞
図４は、本実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。このタイミングチャートは、１水平走査期間でのタイミングを示している。Ｇａｔｅは水平方向に沿った画素の選択素子（駆動トランジスタ）の駆動タイミング、ＲＤは検出部での検出タイミング、ＳＥＬ１〜３は、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）に対応したセレクタの駆動タイミングである。
【００３８】
また、ＣＯＭは共通電極の電圧印加タイミング、ＳｉｇはＲ，Ｇ，Ｂ各映像信号のタイミング、ＳＣＬＫはクロック、ＤＯは映像用データ信号、プリチャージは上記説明したセンサ構造（スイッチ）の一方の検出用電極と導通する配線（検出用配線）へのプリチャージのタイミングを示している。
【００３９】
図４に示すタイミングにおいて、選択素子（駆動トランジスタ）がＯＮとなると、該当画素電極へ表示用電圧が書き込まれる。この際、セレクタＳＬＥ１〜３が順次ＯＮとなることで、Ｂ（青）に対応した画素、Ｇ（緑）に対応した画素、Ｒ（赤）に対応した画素が順次選択され、各々対応する映像信号Ｓｉｇが書き込まれる。
【００４０】
本実施形態では、センサ構造が設けられた画素の選択素子（駆動トランジスタ）がＯＮとなるタイミングの前に、データ線（検出用配線）に、ＣＯＭ電位と異なる電位、例えばＣＯＭ電位の逆相となる電位（ＸＶＣＯＭ）をプリチャージしている。その後、データ線（検出用配線）をフローティングとして、選択素子のＯＮ期間の前半に検出期間（ＲＤの読み出し期間）を設けている。そして、選択素子のＯＮ期間の後半を画素電極への表示用電圧書き込み期間とする。
【００４１】
この検出期間において、センサ構造のスイッチの状態を検出するには、スイッチを構成する一方の検出用電極の電位で判断するものとする。すなわち、スイッチを構成する複数の検出用電極が接触していた場合、スイッチの一方の検出用電極と導通する画素電極は対向の共通電極（ＣＯＭ電極）とショートしており、検出用配線をフローティングにしておくことで選択素子のＯＮ期間には検出用配線を通じてＣＯＭ電位が検出される。
【００４２】
外部圧力による入力の検出には、ＣＯＭ電位となったことで判断しても良いし、プリチャージの電位を利用して判断の閾値を設定しても良い。
【００４３】
ここで、画素電極を利用した検出方法には、問題が少なくとも２つ考えられる。１つは外部入力により少なくとも１つの検出用電極が接触していると、接触している間は必ず画素電極がその他の接触電極の電位になるため、正常な画表示に支障が生じることである。２つ目は前のタイミングで画素電極へ書き込まれた画素電位によってスイッチの状態の検出に影響が生じ、外部入力が無い場合であっても誤検出を誘発する恐れがあることである。
【００４４】
１つ目の問題においては、外部入力が行われている期間では表示画素は外部入力素子（指またはスタイラス等）の存在により画質は問題とならない。また、２つ目の問題においては、本実施形態による検出前プリチャージが有効的な対策方法となる。
【００４５】
つまり、検出前に検出用配線にプリチャージを行うことで、前のタイミングでの画素電位の影響、例えばデータ線に残る電位がデータ線と兼用の検出用配線に残ることによる影響を最小限に抑えることができ、プリチャージ電位を元に検出の閾値を設定することも可能となる。
【００４６】
ここで、画像表示用に用いられる配線や電極が検出に用いられる配線や電極と兼用になっていても、一部または全てが専用であっても構わない。検出用電極が画素電極と兼用せず、検出用配線もデータ線とは別に有する構成を図５に示す。
【００４７】
この図５に示す構成では、ゲート線とデータ線との交点に選択素子（駆動トランジスタ）５０が設けられ、液晶セルの画素の駆動を制御している。スイッチ３０ａは、共通電極検出用配線６０との間に配置され、スイッチ３０ａの一方の検出用電極３１がゲート線によって制御されるトランジスタを介して検出用配線６０に接続され、他方の検出用電極３２が共通電極に接続されている。
【００４８】
この例では、検出用配線６０とデータ線とが別個に設けられている。そして、検出用配線６０の一端は分岐され、一方がスイッチＳＷ１を介してプリチャージ部２５に接続され、他方がスイッチＳＷ２を介して検出部３０に接続されている。このスイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開けることでプリチャージ電位が検出用配線に与えられる。一方、スイッチＳＷ１を開け、スイッチＳＷ２を閉じることでセンサ構造のスイッチの状態を検出部３０で検出できるようになる。
【００４９】
このような構成では、液晶セルに対する駆動タイミングと同期しても、非同期であっても検出前に検出用配線６０にプリチャージを行うことで、先と同様に安定した読み出しを行うことが可能となる。
【００５０】
本実施形態では、センサ構造のスイッチにおける検出用電極の片側を対向基板上の共通電極（ＣＯＭ）と兼用させている。これにより、複数の検出用電極の片側を全センサに対し常に共通電位とすることが可能となり、検出前プリチャージの既知の電位と対応させることで検出の閾値を設定することが可能となる。
【００５１】
また、インプレーンスイッチング、フリンジフィールドスイッチング液晶等、液晶の種類によっては対向基板に画像表示用の電極や配線を含まない駆動方式がある。本実施形態では、このような駆動方式であっても、対向基板上に検出用電極を設ける必要がある。また、本実施形態を効果的に利用するためには対向基板に共通電極を具備することが望ましい。
【００５２】
ここで、対向基板に表示用の共通電極を具備しない液晶について、対向基板に検出用電極と導通する共通電極を配置した構造例について述べる。表示用の共通電極を対向に具備する構造においてはこの共通電極により検出用電極の配置に制約が生じるが、対向基板に表示用の共通電極が存在しなければ制約が生じないと考えられる。
【００５３】
しかし、液晶において、表示液晶セルの直上に電極が存在することにより液晶に配向乱れが生じ、表示の透過率・輝度等の光学特性に影響を与える。したがって、表示液晶セルの直上を避けて配線上に対向の検出用電極を配置する。
【００５４】
また、表示セルの直上を避けて検出用電極を配置しても、該電極への印加電圧により該電極の近傍の液晶には配向乱れが生じる。この配向乱れの表示への影響を最小限にするために、該配線の線幅や配置場所の調整、遮光処理と共に対向基板に配置する検出用電極への印加電圧の調整を行う。例えば、対向基板の全面に検出用電極を形成するのではなく、液晶の配向への影響を最小限にできる位置にパターンニングした検出用電極を設けるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、検出用電極の印加電圧は光学特性を考慮して可能な限りＣＯＭ電位と同電位であることが望ましい。例えば、ＣＯＭ電位と同じもしくはＣＯＭ電位±０．５Ｖ以内にするとよい。
【００５６】
次に、検出用配線へのプリチャージ電位について述べる。本実施形態では、指またはスタイラス等による外部入力の有無や検出に複数の電極の接触を利用しているが、接触する検出用電極の一方をＣＯＭと同電位としている。ここでは、ＣＯＭ電極と検出用電極とを兼用しても、個別に配置していても構わない。
【００５７】
ここで、検出用配線等への検出用プリチャージはＣＯＭ電位の反転電位（ＸＶＣＯＭ電位）を用いる。本実施形態として、外部入力により複数の検出用電極が接触し、検出用配線がＣＯＭ電位となることで接触を検出するシステムを挙げている。したがって、プリチャージ電位にＶＣＯＭ電位と異なる電位を用いる。
【００５８】
表示装置の最適ＶＣＯＭ電位は個々に多少異なっているため、図６（ａ）に示す中間電位や、図６（ｂ）に示す適当な電位をプリチャージに使用すると、ＣＯＭのＨ（Ｈｉｇｈ）電位時とＬ（Ｌｏｗ）電位時でプリチャージ電位との電位差が異なる。そのため、例えば外部入力の有無や検出の閾値設定を行う際に誤検出防止のマージンを広く取る必要が生じ、応答速度が遅くなるなどの問題が生じる。
【００５９】
そこで、図６（ｃ）に示すように、プリチャージ電位をＸＶＣＯＭ電位とすると、ＣＯＭのＨ／Ｌ電位時のどちらにおいてもプリチャージ電位と検出用電極電位との電位差が一定となるため、プリチャージ電位を利用した検出システムの構築が可能となる。
【００６０】
したがって、検出駆動前に検出用配線や電極に既知の電圧をプリチャージ処理することで、正確な電圧、電流等の変動を用いた接触の検出を容易に確実に行うことが可能である。
【００６１】
本発明は、上記説明した本実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で多様に変更実施することが可能である。
【００６２】
例えば、図７に示すように、センサ構造（スイッチ３０ａ）が３つの電極によって構成されていてもよい。すなわち、このセンサ構造では、ＴＦＴ基板１側に柱３より低い２つの突起４が設けられ、この突起４の表面に各々導電膜による一方側の検出用電極３１と他方側の検出用電極３２が形成されている。また、対向基板２側にはパターニングによって形成された導体パターン３３が形成されている。
【００６３】
通常の状態ではＴＦＴ基板１側の２つの検出用電極３１、３２と対向基板２側の導体パターン３３とのギャップによってセンサ構造のスイッチ３０ａが開いた状態となっている。
【００６４】
図７（ｂ）に示すように、指またはスタイラス等による外部からの押圧力での入力（外部入力）があると、対向基板２がその押圧力によってたわみ、この結果、対向基板２側の導体パターン３３がＴＦＴ基板１側の２つの検出用電極３１、３２と接触し、これによりスイッチ３０ａが閉じた状態となる。
【００６５】
本実施形態では、外部入力によって２つの検出用電極３１、３２が電気的に閉じるスイッチ構造であれば、どのような構成であっても適用可能である。
【００６６】
＜電子機器＞
本実施形態に係る表示装置は、図８に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上２００２に、液晶素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量、受光素子等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部２００２ａを設ける。この画素アレイ部（画素マトリックス部）２００２ａを囲むように接着剤２０２１を配し、ガラス等の対向基板２００６を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板２００６には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部２００２ａへの信号等を入出力するためのコネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２０２３を設けてもよい。
【００６７】
以上説明した本実施形態に係る表示装置は、図９〜図１３に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
【００６８】
図９は、本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作成される。
【００６９】
図１０は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７０】
図１１は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７１】
図１２は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７２】
図１３は、本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００７３】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、次のような効果を奏する。すなわち、センサ構造におけるスイッチの状態の検出時において、初期状態を明確に規定でき、全センサに対する条件が一致するため、安定した検出が可能となる。
【００７４】
また、指やスタイラス等の接触の有無やその位置を検出する方式全般に用いることができ、特定の方式に限定されない。また、光学式等、センサ一体型表示装置へ接触せずに位置を検出する方式に対しても、検出前に既知の電圧をプリチャージすることは、検出の安定性や初期状態を一致させる上で有効である。
【００７５】
画素電極や書き込み配線を検出用に兼用しても、各画素電位のばらつきを考慮することなく、安定した検出を行うことが可能となる。また、画素への書き込み電位とセンサ出力とが一致することによる誤検出を防止することができ、検出回路を簡略化できる。
【００７６】
外部入力の無い場合は、プリチャージ電位が保持されているため、例えば画素への書き込み前プリチャージを兼用することで、高精細時のタイミング確保にも効果がある。
【００７７】
対向基板に表示用電極を具備しない液晶において対向基板に検出用電極を配置する際に、ＴＦＴ基板の配線上に該配線を配置することで、表示透過率・輝度等への影響を最小限に抑えることが可能である。また、このときの検出用電極の電位をＣＯＭ電位と同電位にすることで更なる効果が得られる。
【００７８】
対向基板上の検出用電極のＣＯＭ電位に対応してプリチャージ電位をＸＶＣＯＭ電位（ＣＯＭ電位の逆相）とすることにより、常に検出用電極の一方の電位とプリチャージ電位を利用した検出の閾値を設定する等の検出システムの構築が可能となる。
【００７９】
なお、上記説明した実施形態では、いずれも表示装置として液晶表示装置を例にしたが、本発明は液晶表示装置に限定されず、プラズマ表示デバイス、有機ＥＬ等の他の表示デバイスであっても適用可能である。また、外部入力を検出するセンサ（スイッチ）として表示部の画素内に設ける例を説明したが、表示部以外の領域で基板間に配置されるセンサについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態に係る表示装置の構成例を説明する図である。
【図２】表示部の一部断面構造図である。
【図３】表示画素内にセンサが配置された構造の回路図である。
【図４】本実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。
【図５】検出用電極および検出用配線が独立して設けられている構造の回路図である。
【図６】検出用配線へのプリチャージ電位について説明する図である。
【図７】他のセンサ構造を説明する断面構造図である。
【図８】フラット型のモジュール形状の例を示す模式図である。
【図９】本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図１０】本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１１】本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１２】本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１３】本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…ＴＦＴ基板、２…対向基板、１０…表示部、１１…センサ部、２１…水平駆動部、２２…垂直駆動部、２５…プリチャージ部、３０…検出部、４０…位置決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、
前記スイッチからの信号と基準信号との比較によって前記スイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、
前記検出部で検出を行う前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部と
を有する表示装置。
【請求項２】
前記表示部の画素を駆動するトランジスタの画素電極と導通する配線と前記スイッチの一方の電極とが導通している
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位である
請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と逆相の電位である
請求項１または２記載の表示装置。
【請求項５】
前記スイッチの一方の電極は、前記表示部の画素を駆動する一方の電極と導通し、前記スイッチの他方の電極は、前記表示部の画素を駆動する他方の電極と導通する
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記表示部の画素で映像を表示する以外の一定期間で前記スイッチが閉じているか否かを検出する
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スイッチの２つの電極は前記第１の基板に形成され、前記第２の基板にパターニングされた導体パターンを介して閉じるよう構成されている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スイッチは、前記表示部の画素内に設けられている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力よって２つの電極が閉じるスイッチとを有する表示装置を駆動するにあたり、
各画素を駆動するトランジスタのＯＮ期間より前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与え、
前記プリチャージ電位を与えた後、前記トランジスタのＯＮ期間であって前記画素に映像信号を与える前に前記スイッチが閉じているか否かの検出を行う
表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記プリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位である
請求項９記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記プリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と逆相の電位である
請求項９記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記プリチャージ電位は、前記画素に映像信号を与える前の当該画素に対するプリチャージ電位と兼用である
請求項９から１１のうちいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
表示装置を備える電子機器であって、
前記表示装置は、
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、
前記スイッチからの信号と基準信号との比較によって前記スイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、
前記検出部で検出を行う前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部と
を有する電子機器。
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、
前記スイッチからの信号と基準信号との比較によって前記スイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、
前記検出部で検出を行う前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部と
を有する表示装置。
【請求項２】
前記表示部の画素を駆動するトランジスタの画素電極と導通する配線と前記スイッチの一方の電極とが導通している
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位である
請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記プリチャージ部が与えるプリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と逆相の電位である
請求項１または２記載の表示装置。
【請求項５】
前記スイッチの一方の電極は、前記表示部の画素を駆動する一方の電極と導通し、前記スイッチの他方の電極は、前記表示部の画素を駆動する他方の電極と導通する
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記表示部の画素で映像を表示する以外の一定期間で前記スイッチが閉じているか否かを検出する
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スイッチの２つの電極は前記第１の基板に形成され、前記第２の基板にパターニングされた導体パターンを介して閉じるよう構成されている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スイッチは、前記表示部の画素内に設けられている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力よって２つの電極が閉じるスイッチとを有する表示装置を駆動するにあたり、
各画素を駆動するトランジスタのＯＮ期間より前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与え、
前記プリチャージ電位を与えた後、前記トランジスタのＯＮ期間であって前記画素に映像信号を与える前に前記スイッチが閉じているか否かの検出を行う
表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記プリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と異なる電位である
請求項９記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記プリチャージ電位は、前記画素に与える映像表示の際の共通電位と逆相の電位である
請求項９記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記プリチャージ電位は、前記画素に映像信号を与える前の当該画素に対するプリチャージ電位と兼用である
請求項９から１１のうちいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
表示装置を備える電子機器であって、
前記表示装置は、
第１の基板と第２の基板とが対向配置される領域で複数の画素を備える表示部と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが対向配置される領域内に設けられ、外部からの圧力によって２つの電極が閉じるスイッチと、
前記スイッチからの信号と基準信号との比較によって前記スイッチが閉じているか否かを検出する検出部と、
前記検出部で検出を行う前に、前記スイッチの一方の電極と導通する配線にプリチャージ電位を与えるプリチャージ部と
を有する電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１３９５２５（Ｐ２０１０−１３９５２５Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２８４６（Ｐ２００８−３１２８４６）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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