液晶裝置、液晶裝置的驅動方法以及電子設備的製作方法

2023-05-23 07:26:36 1

專利名稱：液晶裝置、液晶裝置的驅動方法以及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及對形成有根據靜電電容的變化來檢測手指或筆的接觸用 的電極(以下稱作"檢測用電極")的液晶裝置進行驅動的技術。
背景技術：
以往提出了搭載有靜電電容方式的觸摸面板的液晶裝置。由於檢測用 電極與液晶裝置靠近配置，所以在檢測用電極和液晶裝置內的要素(例如 電極或布線)之間產生電容。由此，存在下述問題由於在液晶裝置中用 於圖像顯示的信號變動而在檢測用電極中產生噪聲。在專利文獻1中公開 了下述技術從與檢測用電極的靜電電容的變化對應的檢測信號中除去對 置電極的電位變動引起的噪聲。專利文獻1:日本專利特開2006—146895號公報但是，在專利文獻l的技術中，由於需要用於從檢測信號除去噪聲的 複雜的電路，所以存在電路規模變大並且製造成本增加的問題。發明內容鑑於上述情況，本發明的一個目的在於解決以簡單的結構來抑制檢測 用電極中產生的噪聲的影響的課題。為了解決上述課題，本發明所涉及的液晶裝置，其在相對置的第一基 板和第二基板之間的間隙中密封液晶，在夾著第一基板與液晶相反一側， 設有用於根據靜電電容的變化來檢測接觸的檢測用電極，該液晶裝置包括液晶電容，其包括像素電極、對置電極和兩電極間的液晶；蓄積電容，其包括第一電極以及與像素電極連接的第二電極；開關元件，其介於像素 電極和信號線之間；選擇電路，其在選擇期間使開關元件導通，並且在經 過了選擇期間後使開關元件成為非導通；信號供給電路，其在選擇期間向信號線供給與正極性寫入或負極性寫入對應的數據電位(例如圖4的電位 VDP或電位VDN);和電位控制電路，其在經過了向信號線供給與正極性 寫入對應的數據電位的選擇期間後，使第一電極的電位向高電位側變化， 在經過了向信號線供給與負極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使第 一電極的電位向低電位側變化。在以上的結構中，由於像素電極的電位被設定為在經過選擇期間後根 據第一電極的電位使數據電位變化的電位，所以與第一電極的電位被固定 的結構相比，降低了數據電位所需的變動幅度。由此，能抑制因數據電位 的變動而在檢測用電極產生的噪聲。本發明所涉及的液晶裝置也可應用於 個人計算機或行動電話機等各種電子設備中。在本發明優選的實施方式中，檢測用電極形成在第一基板中的與液晶 相反一側的表面。根據本方式，抑制了因數據電位的變動引起的檢測用電 極的噪聲的同時，與檢測用電極形成在不同於第一基板的其他基板上的結 構相比，簡化了液晶裝置的結構。在本發明優選的實施方式中，像素電極形成在第二基板中的與第一基 板對置的表面上，對置電極形成在像素電極和第一基板之間且被維持在恆 定電位。在以上的方式中，對置電極作為用於抑制設定像素電極電位的信號(例如選擇信號Y[i]或數據信號X[j])對檢測用電極的影響的屏蔽罩發揮作用，所以能有效抑制檢測用電極的噪聲。另外，對置電極也可以形成 在第一電極以及第二電極的任一個上。本發明也被確定作為驅動液晶裝置的驅動方法，所述液晶裝置具備相對置的第一基板及第二基板；在第一基板和第二基板之間的間隙中密封 的液晶；液晶電容，其包括像素電極、對置電極和兩電極間的液晶；和蓄 積電容，其包括第一電極以及與像素電極連接的第二電極，在夾著第一基 板與液晶相反一側，設有用於根據靜電電容的變化來檢測接觸的檢測用電 極。本發明所涉及的驅動方法，在選擇期間將像素電極與信號線連接，並 且在經過了選擇期間後使像素電極與信號線絕緣，在選擇期間向信號線供 給與正極性寫入或負極性寫入對應的數據電位，在經過了向信號線供給與 正極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使第一電極的電位向高電位側 變化，在經過了向信號線供給與負極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使第一電極的電位向低電位側變化。根據以上的驅動方法，起到了與 本發明所涉及的液晶裝置同樣的作用和效果。


圖1是表示本發明的實施方式所涉及的液晶裝置的結構的剖視圖。圖2是表示液晶裝置的電結構的框圖。 圖3是表示像素電路的結構的電路圖。 圖4是用於說明液晶裝置的動作的時間圖。圖5是表示本發明所涉及的電子設備的形態(個人計算機)的立體圖。 圖6是表示本發明所涉及的電子設備的形態(行動電話機)的立體圖。 圖7是表示本發明所涉及的電子設備的形態(便攜信息終端)的立體圖。圖中100 —液晶裝置；IO —第一基板；14一對置電極；16 —檢測用 電極；20 —第二基板；22 —像素電極；30 —液晶；50 —驅動電路；51—選 擇電路；53 —電位控制電路；55 —信號供給電路；60 —檢測電路；P —像 素電路；CL一液晶電容；CS —蓄積電容；SW—開關元件；41一選擇線；43 —電容線；45 —信號線。
具體實施方式
圖1是表示本發明的一個方式所涉及的液晶裝置的結構的剖視圖。液晶裝置IOO是帶有靜電電容式觸摸面板的液晶顯示裝置，其具備通過液晶的光學的作用顯示圖像的功能、以及根據靜電電容的變化對手指或筆接觸 或者接近的部分(以下稱作"接觸部")的位置進行檢測的功能。液晶裝置100具備相對置的具有透光性的第一基板10以及第二基 板20、以及在兩基板間密封的液晶30。在第二基板20中與第一基板10 對置的表面相互分離地形成多個像素電極22。多個像素電極22以矩陣狀 排列在第二基板20的表面上。圖1的驅動電路50通過控制各像素電極22 的電位而按照每個像素電極22使液晶30的取向變化。在第一基板10中與第二基板20對置的表面，形成與各像素電極22對置的多個著色層12、遍布第一基板10的整體連續的具有透光性的對置電極14。各著色層12使從液晶30向第一基板10 —側前進的光中與多種 顯示顏色(紅色、綠色、藍色)的任一種對應的波長的成分選擇性地透過。 對置電極14夾著液晶30與多個像素電極22對置。另外，在圖1中，適 當省略了取向膜和密封材的圖示。在第一基板10中與液晶30相反一側(外側)的表面形成有檢測用電 極16。檢測用電極16是用於根據靜電電容的變化來檢測接觸的具有透光 性的導電膜。本方式的檢測用電極16遍布第一基板10的整個區域連續分 布。圖1的檢測電路60從檢測用電極16檢測電信號(以下稱作"檢測信 號")SD，並且根據檢測信號SD對接觸部的位置進行確定。例如，檢測 電路60在對檢測用電極16的多個端子(例如四角)施加公共的交流電壓 時檢測從各端子流到接觸部的電流作為檢測信號SD，根據各檢測信號SD 的電流值對接觸部的位置進行確定。但是，檢測用電極16的形態是任意 的。例如，也可以採用以矩陣狀排列多個檢測用電極16的結構。檢測電 路60根據從各行以及各列的檢測用電極16取得的檢測信號SD對接觸部 的位置進行確定。在檢測用電極16的面上粘接偏光板18。同樣，在第二基板20中與液 晶30相反側的表面上粘接偏光板24。在液晶裝置100的背面側(從第二 基板20觀察是與液晶30相反一側)設置照明裝置35。來自照明裝置35 的射出光按照第二基板20、液晶30、對置電極14、著色層12、第一基板 10和檢測電極16的順序通過第二基板20、液晶30、對置電極14、著色 層12、第一基板10和檢測電極16並向觀察側射出，由此來顯示圖像。圖2是表示液晶裝置100中用來顯示圖像的要素的電結構的框圖。如 圖2所示，在第二基板20，形成沿X方向延伸的m根選擇線41、與各選 擇線41成對地沿X方向延伸的m根電容線43、沿垂直於X方向的Y方 向延伸的n根信號線45 (m和n都是自然數)。在選擇線41和信號線45 的交叉點所對應的位置配置像素電路P。由此，像素電路P在X方向以及 Y方向上排列成縱m行X橫n列的矩陣狀。圖3是表示像素電路P的結構的電路圖。在圖3中，僅代表性圖示了7屬於第i行(i二l m)的第j列(j二l n)的一個像素電路P。如圖3所 示，像素電路P包括液晶電容CL、蓄積電容CS和開關元件SW。液晶電 容CL是由像素電極22、對置電極14以及兩電極間夾持的液晶30構成的 電容。對置電極14的電位被維持在從電源電路(未圖示)供給的電位(固 定電位)LCCOM。蓄積電容CS包括第一電極el和第二電極e2。第二電極e2與液晶電 容CL的像素電極22電連接。屬於第i行的各像素電路P的第1電極el 與第i行的電容線43公共連接。屬於第j列的各像素電路P的幵關元件SW是n溝道型的薄膜電晶體， 其介於像素電極22和第j列的信號線45之間並控制二者的電連接(導通/ 非導通)。屬於第i行的各像素電路P中的開關元件SW的柵極公共連接在 第i行的選擇線41。如圖2所示，驅動電路50具備選擇電路51、電位控制電路53以及信 號供給電路55。另外，驅動電路50可以由一個集成電路構成，也可以由 多個集成電路構成。另外，也可以通過與像素電路P的開關元件SW—起 形成在第二基板20的表面上的開關元件(薄膜電晶體)來構成驅動電路 50。圖4是用於說明液晶裝置100的動作的時間圖。選擇電路51生成用 於按順序選擇m根選擇線41的每一個(各行的像素電路P)的選擇信號 Y[l] [m]並將其輸出到各選擇線41。如圖4所示，供給到第i行的選擇 線41的選擇信號Y[i]在一個幀期間F中在第i個的選擇期間(水平掃描期 間)H成為有效電平(高電平)，在選擇期間H以外的期間中維持低電平。 由此，第i行的各像素電路P的開關元件SW在幀期間F的第i個選擇期 間H導通，在經過該選擇期間H後轉變為非導通的狀態。圖2的信號供給電路55生成指定各像素電路P的灰度的數據信號 X[l] X[n]並將其輸出到各信號線45。供給到第j列的信號線45的數據信 號X[j]在選擇信號Y[i]成為高電平的選擇期間H，成為與屬於第i行的第j 列的像素電路P所指定的灰度對應的電位VD (VDP或VDN)。液晶裝置100採用施加到液晶電容CL的電壓的極性按每個幀期間F 反轉的幀反轉驅動。數據信號X[j]，在對液晶電容CL施加正極性的電壓8(以下稱作"正極性寫入")的幀期間F的各選擇期間H被設定在電位 VDP，在施加負極性的電壓(以下稱作"負極性寫入")的幀期間F的各選擇期間H被設定在電位VDN。電位控制電路53生成用於確定向各像素電路P的液晶電容CL施加 的電壓的控制信號S[l] S[m]並將其輸出到各電容線43。如圖4所示，供 給到第i行的電容線43 (第i行的各像素電路P中的第一電極el)的控制 信號S[i]的電位，在經過選擇信號Y[i]成為高電平的選擇期間H後，從電 位VH以及電位VL的一方變化為另一方。電位VH是高於電位VL的電 位。如圖4所示，控制信號S[i]在經過執行正極性寫入的幀期間F的第i 個選擇期間H後從電位VL上升到電位VH，在經過執行負極性寫入的幀 期間F的第i個選擇期間H後從電位VH下降到電位VL。接著，對屬於第i行的第j列的像素電路P的動作進行說明。在選擇 期間H，選擇信號Y[i]轉變為高電平後，開關元件SW導通，像素電極22 和信號線45電連接。由此，如圖4所示，像素電極22以及第二電極e2 的電位VPIX在執行正極性寫入的幀期間F的選擇期間H被設定在數據信 號X[j]的電位VDP，在執行負極性寫入的幀期間F的選擇期間H被設定 在數據信號X[j]的電位VDN。若伴隨選擇期間H的經過選擇信號Y[i]轉變為低電平，則開關元件 SW變化為非導通的狀態，像素電極22和第二電極e2成為電浮動(floating) 狀態。由此，若供給到第1電極el的控制信號S[i]的電位經過選擇期間H 後變化，則像素電極22以及第二電極e2的電位VPIX從選擇期間H內設 定的電位VD (VDP、 VDN)，根據第一電極el的電位的變化量AV (AV 二VH—VL)而變動。艮P，在經過執行正極性寫入的選擇期間H後控制信號S[i]從電位VL 上升到電位VH，所以電位VPIX從之前的選擇期間H內設定的電位VDP 上升了變化量k AV。另外，在經過執行負極性寫入的選擇期間H後控 制信號S[i]從電位VH降低到電位VL，所以電位VPIX從之前的電位VDN 降低了變化量k' AV。係數k是與液晶電容CL的電容值cL和蓄積電容 CS的電容值cS對應的數值(k二cS/(cS + cL))。像素電極22的電位VPIX 在下一次選擇信號Y[i]成為高電平的時候，被維持在與控制信號S[i]對應的變動後的電位(VD土k， AV)。選擇期間H內的數據信號X[j]的電位VD被設定為與控制信號S[i] 的變動對應的變化後的電位VPIX (施加到液晶電容CL的電壓)變為像 素電路P中指定的灰度所對應的電位。例如，若假設液晶電容CL的電壓 越降低、灰度(透過率)越降低的常黑(normally black)模式，則在像素 電路P中指定黑色的灰度時(圖4的下段)，按照選擇期間H後變化的電 位VPIX與對置電極14的電位LCCOM —致的方式設定數據信號X田的電 位VD。在以上的方式中，像素電極22的電位VPIX被設定在根據控制信號 S[i]使數據信號X[j]的電位VD變化的電位，所以與第一電極el的電位被 固定的結構相比，抑制了在規定的範圍控制像素電極22的電位VPIX所必 須的數據信號X[j]的振幅。由此，不需要像從檢測信號SD除去噪聲的專 利文獻1那樣的特殊的電路、和用於抑制電位VPIX相對於數據信號XD] 的變動帶來的影響的屏蔽罩，能降低由於數據信號X[j]的變動而在檢測用 電極16中產生的噪聲(進一步高精度地確定接觸部的位置)。另外，在本方式中，檢測用電極16形成在第一基板10的表面。由此， 與在不同於第一基板10的另外的基板上粘接檢測用電極16而將該基板固 定於第一基板10的結構(以下稱作"比較例")比較，減少了液晶裝置100 的部件數量並實現了薄型化。另外，還具有省略了專用於粘接檢測用電極 16的基板從而相應地提高了來自照明裝置35的射出光的利用效率的優 點。另外，在本實施方式中，通過抑制數據信號X[j]的振幅來抑制檢測用 電極16的噪聲，所以通過將檢測用電極16直接形成在第一基板10，與比 較例1相比儘管檢測用電極16是靠近像素電極22的結構(即，與VPIX 的變動對應的噪聲容易在檢測用電極16中產生的結構)，但能充分抑制檢 測用電極16的噪聲。即，本發明的抑制數據信號X[j]的振幅的效果可以 說對於直接將檢測用電極16形成在第一基板10的結構而言是十分有效 的。對於以上各方式能增加各種變形。以下例示了具體的變形方式。另外， 也可以適當組合以下各方式。(1) 變形例1在以上的方式中例示了對置電極14的電位LCCOM被固定的結構， 但也可以採用電位LCCOM與正極性寫入和負極性寫入的切換同步地變動 的結構。在該結構中，在經過選擇期間H後根據控制信號S[i]使電位VPIX 變動，從而也確實地起到了抑制因數據信號X[j]的變動引起的檢測用電極 16的噪聲的效果。但是，由於在檢測用電極16能產生因電位LCCOM的 變動引起的噪聲，所以從有效降低檢測用電極16的噪聲的觀點出發，優 選採用如上述實施方式那樣將電位LCCOM固定的結構。(2) 變形例2在以上的方式中例示了按每個幀期間F交替執行正極性寫入和負極性 寫入的幀反轉驅動，但正極性寫入和負極性寫入的切換周期並不限定於幀 期間F。例如，也可以採用按每個選擇期間H (行單位)交替執行正極性 寫入和負極性寫入的線(line)反轉驅動、或採用按每個在X方向以及Y 方向上相鄰的像素電路P交替執行正極性寫入和負極性寫入的點(dot)反 轉驅動。另外，也可以以多個幀期間F為單位來切換正極性寫入和負極性 寫入。(3) 變形例3在以上的方式中例示了對置電極14形成在第一基板10的結構，但在 對置電極14與像素電極22 —起形成在第二基板20的FFS (Fringe Field Switching)方式或IPS (In—Plane Switching)方式的液晶裝置中也可應用 本發明。由此，在本發明中也能採用在夾著像素電極22與檢測用電極16 相反一側形成對置電極14的結構。另外，如圖1所示，在對置電極14介 於像素電極22與檢測用電極16之間的結構中(對置電極14的電位 LCCOM被固定的結構)，對置電極14作為用於抑制選擇信號Y[i]或數據 信號X[j]的變動給檢測用電極16帶來的影響的屏蔽罩發揮作用，所以與 像素電極22介於對置電極14和檢測用電極16之間的結構相比，具有能 有效抑制檢測用電極16的噪聲的優點。(4) 變形例4液晶30的取向模式是任意的。例如，在利用了 TN (TwistedNematic) 型或VA ( Vertical Alignment )型或ECB ( Electrically ControlledBirefringence)型等各種液晶30的液晶裝置100中應用本發明。另外，在 以上的方式中例示了以矩陣狀排列了多個像素電極22的結構，但像素電 極22的形狀或排列可以是任意的。例如，也可以按照與表示操作者操作 的位置的操作符的圖像對應的方式來選擇像素電極22的形狀、個數、排 列。接著，對利用了本發明所涉及的液晶裝置的電子設備進行說明。圖5 圖7圖示了採用以上說明的任一方式所涉及的液晶裝置100作為顯示裝置 的電子設備的方式。圖5是表示採用了液晶裝置100的移動式個人計算機的結構的立體 圖。個人計算機2000具備顯示各種圖像的液晶裝置100、設有電源開關 2001和鍵盤2002的主體部2010。圖6是表示採用了液晶裝置100的行動電話機的結構的立體圖。移動 電話機3000具備多個操作按鈕3001以及滾動按鈕3002、和顯示各種圖像 的液晶裝置100。通過操作滾動按鈕3002，使顯示於液晶裝置100上的畫 面滾動。圖7是表示應用了液晶裝置100的便攜信息終端(PDA: Personal Digital Assistants)的結構的立體圖。信息便攜終端4000具備多個操作按 鈕4001以及電源開關4002、和顯示各種圖像的液晶裝置100。若操作電 源開關4002，則在液晶裝置IOO上顯示地址薄、日程表等各種信息。另外，作為應用本發明所涉及的液晶裝置的電子設備，除了圖5 圖 7所示的設備外，還可舉出數位照相機、電視機、攝相機、導航裝置、尋 呼機、電子記事本、電子書、電子計算機、文字處理器、工作站、視頻電 話、POS終端、印表機、掃描儀、複印機、視頻播放器等。
權利要求
1.一種液晶裝置，其在相對置的第一基板和第二基板之間的間隙中密封液晶，在夾著所述第一基板與所述液晶相反一側，設有用於根據靜電電容的變化來檢測接觸的檢測用電極，該液晶裝置包括液晶電容，其包括像素電極、對置電極和兩電極間的所述液晶；蓄積電容，其包括第一電極以及與所述像素電極連接的第二電極；開關元件，其介於所述像素電極和信號線之間；選擇電路，其在選擇期間使所述開關元件導通，並且在經過了所述選擇期間後使所述開關元件成為非導通；信號供給電路，其在所述選擇期間向所述信號線供給與正極性寫入或負極性寫入對應的數據電位；和電位控制電路，其在經過了向所述信號線供給與所述正極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使所述第一電極的電位向高電位側變化，在經過了向所述信號線供給與所述負極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使所述第一電極的電位向低電位側變化。
2. 根據權利要求1所述的液晶裝置，其特徵在於， 所述檢測用電極形成在所述第一基板中的與所述液晶相反一側的表面。
3. 根據權利要求1或2所述的液晶裝置，其特徵在於， 所述像素電極形成在所述第二基板中的與所述第一基板對置的表面上，所述對置電極形成在所述像素電極和所述第一基板之間且被維持在 恆定電位。
4. 一種電子設備，其包括權利要求1 3中任一項所述的液晶裝置。
5. —種液晶裝置的驅動方法，其用來驅動所述液晶裝置， 所述液晶裝置具備 相對置的第一基板及第二基板；在所述第一基板和所述第二基板之間的間隙中密封的液晶；液晶電容，其包括像素電極、對置電極和兩電極間的所述液晶；和 蓄積電容，其包括第一電極以及與所述像素電極連接的第二電極， 在夾著所述第一基板與所述液晶相反一側，設有用於根據靜電電容的 變化來檢測接觸的檢測用電極， 該方法，在選擇期間將所述像素電極與信號線連接，並且在經過了所述選擇期 間後使所述像素電極與所述信號線絕緣，在所述選擇期間向所述信號線供給與正極性寫入或負極性寫入對應 的數據電位，在經過了向所述信號線供給與所述正極性寫入對應的數據電位的選 擇期間後，使所述第一電極的電位向高電位側變化，在經過了向所述信號 線供給與所述負極性寫入對應的數據電位的選擇期間後，使所述第一電極的電位向低電位側變化。
全文摘要
本發明提供一種液晶裝置及其驅動方法以及電子設備。在第一基板和第二基板的間隙中密封液晶。在夾著第一基板與液晶相反一側的表面，形成用於根據靜電電容的變化來檢測接觸的檢測用電極。像素電極具有液晶電容，其包括像素電極和對置電極及兩者間的液晶；和蓄積電容，其包括第一電極和與像素電極連接的第二電極。像素電極與信號線在選擇期間電連接，在經過選擇期間後絕緣。在選擇期間向信號線供給與正極性寫入或負極性寫入對應的電位(VD)。在經過執行了正極性寫入的選擇期間後，第一電極的電位上升，在經過執行了負極性寫入的選擇期間(H)後，第一電極的電位下降。由此，能以簡單的結構抑制檢測用電極所產生的噪聲的影響。
文檔編號G06F3/044GK101261378SQ20081008344
公開日2008年9月10日 申請日期2008年3月5日 優先權日2007年3月6日
發明者宇都宮純夫, 腰原健 申請人:精工愛普生株式會社