(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学的応答をする表示素子要素に電気信号を与えるための電極が形成された表示装置基板を含み構成される面表示装置であって、
前記表示装置基板は、基板上に前記表示素子要素に電気信号を与えるための電極として複数の走査線と、複数の信号線とが形成され、更に前記走査線と前記信号線との交点付近に形成された画素電極と、該画素電極と前記信号線との電気的接続をオンオフするスイッチ素子と、が形成され、
前記画素電極の配列により形成される表示領域を有し、
前記表示領域に対応する面にインピーダンス面を有し、
更に該インピーダンス面に流れる電流を検出する電流検出回路を有し、
該電流検出回路によって検出された、前記インピーダンス面と指示体とで形成される静電容量に対応した電流に基づき前記指示体の有無又は位置座標を検出する機能を有し、
前記電流検出回路が電流を検出する期間、前記走査線及び前記信号線が前記表示領域外部に存在する如何なる電圧源に対してもハイインピーダンスとされ、
前記電流検出回路が電流を検出する期間とは、垂直ブランキング期間を利用したものである、
ことを特徴とする面表示装置。
【請求項２】
前記走査線ならびに前記信号線上に配されたスイッチを備えることを特徴とする請求項１記載の面表示装置。
【請求項３】
前記スイッチのスイッチングを制御する制御回路を備え、
該制御回路は、前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記走査線ならびに前記信号線をハイインピーダンスに制御することを特徴とする請求項２記載の面表示装置。
【請求項４】
前記電流検出回路が電流を検出する期間、前記走査線を駆動する第１の駆動回路、及び前記信号線を駆動する第２の駆動回路の出力がハイインピーダンス状態となることを特徴とする請求項１記載の面表示装置。
【請求項５】
前記表示装置基板は、一端が前記スイッチ素子及び前記画素電極に接続された容量と、該容量の他端と接続されるとともに前記表示領域の外部まで延在する前記表示素子要素に電気信号を与えるための電極としての容量線と、
該容量線上に配されたスイッチを備え、
前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記容量線上に配された前記スイッチのスイッチングを制御することにより、前記容量線をハイインピーダンスに制御することを特徴とする請求項３記載の面表示装置。
【請求項６】
前記表示装置基板は、一端が前記スイッチ素子及び前記画素電極に接続された容量を有し、該容量の他端は前記走査線に接続され、
前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記走査線上に配されたスイッチのスイッチングを制御することにより、前記走査線をハイインピーダンスに制御することを特徴とする請求項３記載の面表示装置。
【請求項７】
前記インピーダンス面は、前記表示素子要素を介して前記表示装置基板と対向する対向基板に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の面表示装置。
【請求項８】
前記表示素子要素は、液晶、電気泳動体、帯電粒子、エレクトロクロミック材料、エレクトロルミネセンス材料、ガス、半導体、及び蛍光体のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の面表示装置。
【請求項９】
前記表示素子要素は、液晶を主成分とするものであり、
前記インピーダンス面は、透明導電膜よりなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の面表示装置。
【請求項１０】
前記電流検出回路は、前記インピーダンス面に交流電圧を印加するとともに、該交流電圧を印加することで前記インピーダンス面に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の面表示装置。
【請求項１１】
前記電流検出回路は、前記インピーダンス面の複数の箇所に対応して複数存在し、
前記電流検出回路の各々は、前記インピーダンス面の複数の箇所に対応する箇所から前記交流電圧を印加するとともに、これに対応した箇所の前記インピーダンス面の電流を検出することを特徴とする請求項１０記載の面表示装置。
【請求項１２】
前記電流検出回路の出力信号に基づいて前記インピーダンス面上での接触物の接点座標を検出する位置検出回路を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一に記載の面表示装置。
【請求項１３】
前記表示装置基板及び前記対向基板の基材に可撓性材料を用いることを特徴とする請求項７に記載の面表示装置。
【請求項１４】
前記インピーダンス面にリニアライゼイションパターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の面表示装置。
【請求項１５】
前記表示装置基板と前記表示素子要素を介して対向する位置に配設された対向基板を有し、
前記インピーダンス面は、前記表示装置基板の前記対向基板側の面と反対側の面に存在することを特徴とする請求項１記載の面表示装置。
【請求項１６】
前記表示装置基板と前記表示素子要素を介して対向する位置に配設された対向基板を有し、
前記インピーダンス面は、前記対向基板の前記表示装置基板側の面と反対側の面に存在することを特徴とする請求項１記載の面表示装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一に記載の面表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面表示装置及び電子機器に関し、特に、表示面上に於いて指やペンの接触の有無や接触位置座標を検出することが可能なタッチセンサを備えた面表示装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサは、指やペンなどを用いて指し示された位置、或いは指し示す動作の有無を検出する装置であり、通常、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）等の面表示装置と組み合わせて用いられる。タッチセンサの出力信号を計算機に入力し、計算機によって機器を制御したり、面表示装置の表示内容を制御したりすることにより、使い勝手の良いマンマシン・インターフェイスが実現される。タッチパネルは現在、ゲーム機、携帯情報端末、券売機、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、カーナビゲーションなどにおいて実用化されている。
【０００３】
タッチセンサの方式として、アナログ容量結合方式、抵抗膜方式、赤外線方式、超音波方式、電磁誘導方式が知られている。このうちアナログ容量結合方式は、更にprojected capacitive型とsurface capacitive型とに分類される。surface capacitive型のタッチセンサは、透明基板とその上に形成された、均一な透明導電膜とその上に形成された薄い絶縁膜とで構成される。駆動する際は、この透明導電膜の４隅から交流電圧を印加する。指でタッチセンサを触れると、タッチ面表面と指とによって形成される容量によって、指に微小電流が流れる。この電流はそれぞれの隅からタッチした点へ流れる。コントローラがそれぞれの電流の比を求め、タッチ位置の座標を計算する。surface capacitive型のタッチセンサに関する技術については、特許文献１に基本装置が開示されており、これに関連する公知例が特許文献２に開示されている。また、アナログ容量結合方式の最新技術動向が非特許文献１に開示されている。
【０００４】
かつて、アナログ容量結合方式のタッチセンサでは、透明基板に形成されたsurface capacitive型のタッチセンサと、面表示装置とを重ね合わせて使用していた。しかしながら、このような構成では、表示面上にタッチセンサが存在することにより、装置自体の厚みが増す、コストがかかる、表示品位が損なわれるといった課題があった。そこで、これらの課題を解決する技術が特許文献３、４に開示されている。
【０００５】
特許文献３では、液晶に電圧を印加する共通電極の四隅に電流検出器を取り付け、四隅に流れる電流に基づき接触部の位置座標を計算する装置が開示されている。特許文献４では、透明対向電極に対して表示用の電圧または電流を供給する液晶表示回路と、透明対向電極の複数の箇所から流れる電流を検出する位置検出回路と、これら回路のいずれか一方を透明共通電極と電気的に導通させるスイッチング回路とを備えた装置が開示されている。両文献によると、共通電極、あるいは透明対向電極が、surface capacitive型の透明導電膜の役割を果たすとされ、surface capacitive型のタッチセンサを表示装置に別途付加する必要がないため、装置自体の厚みが増す、コストがかかる、表示品位が損なわれるといった課題が解決されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４２９３７３４号明細書
【特許文献２】特公昭５６−５００２３０号公報
【特許文献３】特開２００３−９９１９２号公報
【特許文献４】特開２００３−６６４１７号公報
【特許文献５】特許第３１２１５９２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】三谷雄二監修、「タッチパネルの技術と開発」、シーエムシー出版、２４年１２月１日、ｐ．５４−６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前述の特許文献３、４で開示された表示装置にはいくつかの問題点がある。
【０００９】
第１の問題点は、指し示された位置、或いは指し示す動作の有無に関する信号量が小さいことである。本願発明者は、実験により非特許文献１の構成と比較して特許文献３、４で開示される構成では信号量が小さくなることを見出した。人体には明確な接地点（グランド）が存在しないため、指の容量（インピーダンス）を計算で求めることは困難であり、そのため実験が重要であった。非特許文献１の構成や特許文献３、４で開示される構成における信号量の指標、すなわち指とタッチセンサとで形成されるインピーダンス値の実験結果は後述する。
【００１０】
第２の問題点は、指し示された位置、或いは指し示す動作の有無に関わらない信号（これを無効信号と呼ぶ）、すなわちノイズが大きいことである。指し示された位置、或いは指し示す動作の有無に関わる信号（これを有効信号と呼ぶ）は、前述のとおりタッチ面表面と指とによって形成される容量によって、指に流れる電流である。surface capacitive型タッチセンサの透明導電膜にはこの有効信号に加えて、指以外の容量を介した電流が流れる。特許文献３、４の構成の場合、透明導電膜には通常数ミクロンの液晶層を挟んで、画素アレイ回路が対向する形で存在し、大きな容量を形成する。本願発明者は、この容量を実測することで、この容量が、タッチ面表面と指とによって形成される容量に対し極めて大きいことを見出した。
【００１１】
これら第１の問題点と第２の問題点から、特許文献３、４で開示された表示装置における位置、或いは指し示す動作の有無に関する信号のＳＮ比が非常に低いことが導かれた。この結果、位置の座標の検出ができなかったり、信号処理回路が高コストになるといった課題が新たに見出された。
【００１２】
第３の問題点は画素スイッチがオフを維持することができず、リーク電流が生じ、表示性能を劣化させることである。特許文献４によると、位置検出期間は、対向導電膜に２〜３ボルトの交流電圧を印加するとされている。このとき、画素電極はハイインピーダンスであり、かつ対向電極と強い容量結合をしているので画素電極も同様に２〜３ボルトの範囲で変動する。そのため、画素スイッチである薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）が変動し、該スイッチが間欠的にオン状態となる場合がある。本願発明者はこの問題点を見出した。
【００１３】
本発明の第１の課題は、表示特性の劣化を招かず、軽量、小型、薄型化に適したタッチセンサ一体型の面表示装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の課題は、該面表示装置を低コストで提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の課題は、資源を節約することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一視点においては、電気光学的応答をする表示素子要素に電気信号を与えるための電極が形成された表示装置基板を含み構成される面表示装置であって、前記表示装置基板は、基板上に前記表示素子要素に電気信号を与えるための電極として複数の走査線と、複数の信号線とが形成され、更に前記走査線と前記信号線との交点付近に形成された画素電極と、該画素電極と前記信号線との電気的接続をオンオフするスイッチ素子と、が形成され、前記画素電極の配列により形成される表示領域を有し、前記表示領域に対応する面にインピーダンス面を有し、更に該インピーダンス面に流れる電流を検出する電流検出回路を有し、該電流検出回路によって検出された、前記インピーダンス面と指示体とで形成される静電容量に対応した電流に基づき前記指示体の有無又は位置座標を検出する機能を有し、前記電流検出回路が電流を検出する期間、前記走査線及び前記信号線が前記表示領域外部に存在する如何なる電圧源に対してもハイインピーダンスとされ、前記電流検出回路が電流を検出する期間とは、垂直ブランキング期間を利用したものである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電流検出回路が電流を検出する期間、表示素子要素に電気信号を与えるための配線ないし電極のうち表示領域の外部から内部にかけて配される配線ないし電極の少なくとも１つをハイインピーダンスとすることで、位置検出信号のＳ／Ｎが飛躍的に向上する。また、位置検出信号のＳ／Ｎが飛躍的に向上することで、信号処理回路のコストを下げることができる。また、表示装置基板におけるスイッチング素子のオフが保持され、表示特性の劣化がなくなる。
【００１９】
また、本発明によれば、インピーダンス面がsurface capacitive型タッチセンサの透明導電膜の役割を果たすので、surface capacitive型のタッチセンサを表示装置に別途付加する必要がなく、装置の厚みが薄くすることができ、かつ、資源を節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る表示装置の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る表示装置の主な電極の電圧の様子を模式的に示したタイムチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係る表示装置の画素回路部分の構成を模式的に示した部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施例１に係る表示装置における表示駆動期間の駆動条件を示した模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係る表示装置を図４の駆動条件で駆動した場合の各電極の電圧の様子を模式的に示したタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る表示装置に適用したsurface capacitive型のタッチセンサの位置検出原理を説明するための模式図であり、（ａ）は指がない場合、（ｂ）は指がある場合である。
【図７】従来技術に係る表示装置に適用したsurface capacitive型のタッチセンサの位置検出原理を説明するための模式図である。
【図８】従来技術に係る表示装置の構成を模式的に示した断面図であり、（ａ）は非特許文献１記載の構成、（ｂ）は特許文献３、４に基づく構成である。
【図９】本発明の実施例１に係る表示装置の位置検出原理を説明するための回路図である。
【図１０】従来技術に係る表示装置を駆動した場合の各電極の電圧の様子を模式的に示したタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例１の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例２の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１３】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例３の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１４】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例４の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例５の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１６】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例６の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１７】本発明の実施例１に係る表示装置の変形例７の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１８】本発明の実施例２に係る表示装置の位置検出原理を説明するための回路図である。
【図１９】本発明の実施例３に係る表示装置の構成を模式的に示した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の該面表示装置において、前記走査線ならびに前記信号線上に配されたスイッチを備える。
【００２２】
本発明の該面表示装置において、前記スイッチのスイッチングを制御する制御回路を備え、該制御回路は、前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記走査線ならびに前記信号線をハイインピーダンスに制御する。
【００２３】
本発明の該面表示装置において、前記電流検出回路が電流を検出する期間、前記走査線を駆動する第１の駆動回路、及び前記信号線を駆動する第２の駆動回路の出力がハイインピーダンス状態となる。
【００２４】
本発明の該面表示装置において、前記表示装置基板は、一端が前記スイッチ素子及び前記画素電極に接続された容量と、該容量の他端と接続されるとともに前記表示領域の外部まで延在する前記表示素子要素に電気信号を与えるための電極としての容量線と、該容量線上に配されたスイッチを備え、前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記容量線上に配された前記スイッチのスイッチングを制御することにより、前記容量線をハイインピーダンスに制御する。
【００２５】
本発明の該面表示装置において、前記表示装置基板は、一端が前記スイッチ素子及び前記画素電極に接続された容量を有し、該容量の他端は前記走査線に接続され、前記電流検出回路が電流を検出する期間に、前記走査線上に配されたスイッチのスイッチングを制御することにより、前記走査線をハイインピーダンスに制御する。
【００２６】
本発明の該面表示装置において、前記インピーダンス面は、前記表示素子要素を介して前記表示装置基板と対向する対向基板に形成されている。
【００２７】
本発明の該面表示装置において、前記表示素子要素は、液晶、電気泳動体、帯電粒子、エレクトロクロミック材料、エレクトロルミネセンス材料、ガス、半導体、及び蛍光体のいずれか１つである。
【００２８】
本発明の該面表示装置において、前記表示素子要素は、液晶を主成分とするものであり、前記インピーダンス面は、透明導電膜よりなる。
【００２９】
本発明の該面表示装置において、前記電流検出回路は、前記インピーダンス面に交流電圧を印加するとともに、該交流電圧を印加することで前記インピーダンス面に流れる電流を検出する。
【００３０】
本発明の該面表示装置において、前記電流検出回路は、前記インピーダンス面の複数の箇所に対応して複数存在し、前記電流検出回路の各々は、前記インピーダンス面の複数の箇所に対応する箇所から前記交流電圧を印加するとともに、これに対応した箇所の前記インピーダンス面の電流を検出する。
【００３２】
本発明の該面表示装置において、前記電流検出回路の出力信号に基づいて前記インピーダンス面上での接触物の接点座標を検出する位置検出回路を備える。
【００３３】
本発明の該面表示装置において、前記表示装置基板及び前記対向基板の基材に可撓性材料を用いる。
【００３４】
本発明の該面表示装置において、前記インピーダンス面にリニアライゼイションパターンが形成されている。
【００３５】
本発明の該面表示装置において、前記表示装置基板と前記表示素子要素を介して対向する位置に配設された対向基板を有し、前記インピーダンス面は、前記表示装置基板の前記対向基板側の面と反対側の面に存在する。
【００３６】
本発明の該面表示装置において、前記表示装置基板と前記表示素子要素を介して対向する位置に配設された対向基板を有し、前記インピーダンス面は、前記対向基板の前記表示装置基板側の面と反対側の面に存在する。
【００３７】
本発明においては、電子機器に該表示装置を搭載する。
【実施例１】
【００３８】
本発明の実施例１に係る面表示装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る面表示装置の構成を模式的に示した斜視図である。
【００３９】
図１を参照すると、面表示装置１は、液晶表示装置（ＬＣＤ）であり、表示面上に於いて指やペンの接触の有無や接触位置座標を検出することが可能なタッチセンサを備えたものである。面表示装置１は、液晶表示装置の他、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）有機ＥＬ表示装置等の面表示装置とすることもできる。面表示装置１は、表示装置基板１０と、対向基板１９と、液晶２および、偏光板（図示せず）と、を備える。
【００４０】
表示装置基板１０は、表示領域１１にて液晶２に電気信号を与えるための電極（図１では信号線（信号電極）４ａ〜４ｃ、走査線（走査電極）６ａ〜６ｃ、蓄積容量線（蓄積容量電極）８ａ〜８ｃに相当）が形成された基板である。表示装置基板１０の対向基板１９側の面には、表示領域１１に画素マトリクス部が形成されている。画素マトリクス部は、複数の信号線（図１では４ａ〜４ｃ）と、該信号線と交差する複数の走査線（図１では６ａ〜６ｃ）と、走査線間に配された蓄積容量線（図１では８ａ〜８ｃ）と、夫々の交点に対応して配置された画素回路とで構成される。
【００４１】
画素回路は、画素スイッチＴＦＴと、蓄積容量と、画素電極とを有する。画素スイッチＴＦＴ（スイッチング素子）では、ゲート電極にＴＦＴのオンオフを制御するための走査線６ａ〜６ｃが接続されており、ドレイン電極及びソース電極の一方に画素電極に信号を供給するための信号線４ａ〜４ｃが接続されており、ドレイン電極及びソース電極の他方に蓄積容量及び画素電極が接続されている。蓄積容量は、対応する蓄積容量線８ａ〜８ｃと接続されている。
【００４２】
表示装置基板１０における表示領域１１の外周部には、画素マトリクス部を駆動するための走査線駆動回路１４、信号線駆動回路１５、及び蓄積容量線駆動回路が配設されている。走査線駆動回路１４は、走査線６ａ〜６ｃを駆動するための回路である。信号線駆動回路１５は、信号線４ａ〜４ｃを駆動するための回路である。蓄積容量線駆動回路は、蓄積容量線８ａ〜８ｃに電圧信号を与えるための回路であり、ＣＯＭ端子に接続されている。
【００４３】
表示装置基板１０には、対向基板１９側の面の四隅近傍に電極２９ａ〜２９ｄが配設されている。電極２９ａ〜２９ｄは、対応する導通手段２０ａ〜２０ｄを介して対応する対向基板１９の電極２８ａ〜２８ｄと電気的に接続されており、対応するスイッチ２１ａ〜２１ｄと電気的に接続されている。
【００４４】
また、表示領域１１の外周部には、画素マトリクス部内の回路と、表示領域１１の外周部の回路とを電気的にハイインピーダンスとすることを可能にするために、走査線６ａ〜６ｃの信号パスにはそれぞれスイッチ１６ａ〜１６ｃが設けられており、信号線４ａ〜４ｃの信号パスにはそれぞれスイッチ１７ａ〜１７ｃが設けられており、蓄積容量線８ａ〜８ｃの信号パスにはそれぞれスイッチ１８ａ〜１８ｃが設けられている。スイッチ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ〜１８ｃは、図示されていない制御回路によってスイッチング制御される。これにより、表示領域１１の外部から内部へ電気信号を伝えるための走査線６ａ〜６ｃや信号線４ａ〜４ｃをハイインピーダンスにすることが可能となる。
【００４５】
表示装置基板１０は、例えば、低温ポリシリコンＴＦＴの製造プロセスを用いて作成される。また、スイッチ（１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ〜１８ｃ）は、ｎ型ＴＦＴを用いたアナログスイッチで構成することができる。また、走査線駆動回路１４及び信号線駆動回路１５は、ｎ型ＴＦＴおよびｐ型ＴＦＴを用いて構成することができる。
【００４６】
一方、対向基板１９は、ガラス基板２３と、その液晶２側の面に形成されたカラーフィルタ（図示せず）と、さらに該カラーフィルタの液晶２側の面に形成された透明導電膜１２とを有する。透明導電膜１２は、ＩＴＯで形成された対向電極であって、これはインピーダンス面を構成する。透明導電膜１２は、表示装置基板１０側の面の四隅近傍に電極２８ａ〜２８ｄが配設されている。電極２８ａ〜２８ｄは、銀ペースト等の導電材料を用いた導通手段２０ａ〜２０ｄを介して対応する表示装置基板１０の電極２９ａ〜２９ｄと電気的に接続されている。ガラス基板２３の表示装置基板１０側の反対側の面には、偏光板（図示せず）が配置される。
【００４７】
電極２９ａ〜２９ｄの夫々には、単極双投型のスイッチ２１ａ〜２１ｄと電気的に接続されている。スイッチ２１ａ〜２１ｄは、一方の接点に電流検出回路１３ａ〜１３ｄを介して交流電圧源２２ａ〜２２ｄが電気的に接続されており、他方の接点にＣＯＭ端子を介して蓄積容量線駆動回路と電気的に接続されている。電流検出回路１３ａ〜１３ｄは、電極２８ａ〜２８ｄでの透明導電膜１２（インピーダンス面）に流れる電流を検出する。電流検出回路１３ａ〜１３ｄで検出された電流に係る信号は、図示されていない位置検出回路に向けて出力される。位置検出回路では、電流検出回路１３ａ〜１３ｄの出力信号に基づいてガラス基板２３上での指２４との接点位置を検出する。交流電圧源２２ａ〜２２ｄは、対応する電流検出回路１３ａ〜１３ｄ、電極２８ａ〜２８ｄを通じて透明導電膜１２に交流電圧を供給する。
【００４８】
液晶２は、表示装置基板１０と対向基板１９の間に配された電気光学的応答をする表示素子要素である。
【００４９】
次に、本発明の実施例１に係る表示装置の動作について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施例１に係る表示装置の主な電極の電圧の様子を模式的に示したタイムチャートである。なお、表示装置の構成については図１を参照されたい。
【００５０】
ここで、図２中、Ｖｃは透明導電膜（図１の１２）の電圧、６ａ、６ｂ〜６ｘは各走査線の電圧を走査の順に示している。また、ＳＷはスイッチ１６、スイッチ１７、スイッチ１８、スイッチ２１の状態を決める制御信号の電圧を示す。なお、図１では概略的に走査線３本の例を示しているが、任意に設計すればよく、６ｘは最後に走査される走査線の電圧に対応する。
【００５１】
面表示装置１は、その駆動に関し、表示駆動期間と位置検出期間の２つの期間を有する。これら２つの期間は時間的に分割されている。表示駆動期間は、画素表示のために電圧を書き込むための期間である。位置検出期間は、指２４の位置或いは指し示す動作の有無を検出するために、電流検出回路１３ａ〜１３ｄが電流を検出する期間である。
【００５２】
位置検出期間は、垂直ブランキング期間を利用する。垂直ブランキング期間とは、走査線６ａ〜６ｃの走査が行われていない期間をいう。位置検出期間において、スイッチ１６ａ〜１６ｃ、スイッチ１７ａ〜１７ｃ、スイッチ１８ａ〜１８ｃは図１のように全てオフ状態とされ、信号線４ａ〜４ｃ、走査線６ａ〜６ｃ、蓄積容量線８ａ〜８ｃは表示領域１１の外部の配線（走査線駆動回路１４、信号線駆動回路１５、及びＣＯＭ端子に接続されている配線）に対してハイインピーダンスとされる。また、位置検出期間において、スイッチ２１ａ〜２１ｄは電流検出回路１３ａ〜１３ｄを含む交流電圧源２２ａ〜２２ｄ側に対して導通状態とされる。この状態は、図２のＳＷ信号をＢ、すなわちハイレベルとすることによって実現される。このようなスイッチの状態、すなわち図１に示されているスイッチの状態において、交流電圧源２２ａ〜２２ｄにより生成される同相の交流電圧を透明導電膜１２の４隅の電極２８ａ〜２８ｄに印加する。透明導電膜１２の電圧は図２のＶｃで示した。また、各走査線６ａ〜６ｃは、ハイインピーダンスであり、かつ、透明導電膜１２と容量結合しているため、透明導電膜１２の電圧振幅と同振幅で走査線６ａ〜６ｃの電圧が変動する。４隅の電極２８ａ〜２８ｄから与えた交流電圧は、透明導電膜１２全面に伝播され、指２４によって形成された容量２５を介して指２４に電流を流す。４つの電流検出回路１３ａ〜１３ｄによって検出される電流ｉ１〜ｉ４に対応した信号を演算することにより、指２４の有無や指２４の位置の座標が検出される。演算の一例は数式１、数式２となる。
【００５３】
【数１】
0005386623.tif 000002
【００５４】
【数２】
0005386623.tif 000003
【００５５】
ここで、ｘは接触位置のｘ座標であり、ｙはｙ座標である。ｋ１およびｋ２は定数である。また、ｉ１からｉ４は、図１の４隅に示した電流検出回路１３ａ〜１３ｄで検出される電流であり、各々、ｉ１は１３ａ、ｉ２は１３ｂ、ｉ３は１３ｃ、ｉ４は１３ｄに対応する。
【００５６】
上述の通り、位置検出期間において透明導電膜１２は、surface capacitive型タッチセンサの透明導電膜の役割を果たす。
【００５７】
次に、本発明の実施例１に係る表示装置における位置検出期間における透明導電膜に交流電圧が印加された際の画素回路の状態について図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施例１に係る表示装置の画素回路部分の構成を模式的に示した部分拡大斜視図である。
【００５８】
図３を参照すると、画素回路部分では、画素電極２６と信号電極４がＴＦＴスイッチを介して接続されており、走査電極６の制御信号によってＴＦＴスイッチがオンオフ制御される。信号電極４はスイッチ１７を介して信号線駆動回路１５と接続されており、走査電極６はスイッチ１６を介して走査線駆動回路１４と接続されている。図３の各電極上に示した記号Ｖｃ、Ｖｐ、Ｖｓ、Ｖｇ、Ｖｄは、その電極の電圧を表している。容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、それぞれ画素電極２６と透明導電膜１２の間の容量、走査電極６と透明導電膜１２の間の容量、信号電極４と透明導電膜１２の間の容量を示す。
【００５９】
次に、本発明の実施例１に係る表示装置における表示駆動期間の駆動電圧設計値について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係る表示装置における表示駆動期間の駆動条件を示した模式図である。
【００６０】
表示駆動期間の駆動では、透明導電膜１２、すなわち対向電極の電圧Ｖｃを一定とし、この電圧Ｖｃに対して最大５Ｖの電圧を極性反転させて液晶に印加する駆動法を採用している。対向電極の電圧Ｖｃを６Ｖとし、これに対して＋５Ｖの１１Ｖが信号電極４を介して画素電極２６に印加される最大の電圧（Ｖｐｉｘ＿ｈｉｇｈ）となり、対向電極の電圧Ｖｃに対して−５Ｖの１Ｖが最小の電圧（Ｖｐｉｘ＿ｌｏｗ）となる。ＴＦＴスイッチのリーク電流を考慮し、スイッチオフ時の最大ゲート・ソース間電圧が−１Ｖとなるように、スイッチオフ時のゲート電圧（Ｖｇ＿ｏｆｆ）を０Ｖとした。また、十分なオン電流が得られるよう、スイッチオン時のゲート電圧（Ｖｇ＿ｏｎ）を１５Ｖとした。
【００６１】
次に、本発明の実施例１に係る表示装置を図４の駆動条件で駆動した場合の各電極の電圧について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施例１に係る表示装置を図４の駆動条件で駆動した場合の各電極の電圧の様子を模式的に示したタイムチャートである。
【００６２】
図５を参照すると、表示駆動期間では、ゲート電圧Ｖｇに正極のパルスを与え、画素電極電圧Ｖｐに１Ｖを書き込んでいる。その後、スイッチ１６、１７をオフにし、位置検出期間に移行する。位置検出期間では前述の通り透明導電膜１２に交流電圧が印加される。ここでは、オフセット電圧６Ｖ、振幅２Ｖの交流電圧（図５のＶｃ）を与えた。このとき、４ミクロンの液晶層を挟んで対向している各電極、すなわち、画素電極２６、走査電極６、信号電極４は、ハイインピーダンスであり、かつ、透明導電膜１２と容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介して容量結合されているため、画素電極電圧Ｖｐ、走査電極電圧Ｖｇ、信号電極電圧Ｖｄは透明導電膜電圧Ｖｃの振幅と同じ振幅で変動する。したがって、図５に示した例では、信号電極電圧Ｖｄは、６Ｖでハイインピーダンスとされたので、オフセット電圧６Ｖ、振幅２Ｖの電圧となる。走査電極電圧Ｖｇも同様に、オフセット電圧０Ｖ、振幅２Ｖとなる。画素電極電圧Ｖｐも、それが最小の場合を例に示すと、オフセット電圧１Ｖ、振幅２Ｖとなる。なお、画素電極２６はＴＦＴスイッチのソース電極２７に接続されているため、ＴＦＴスイッチのソース電極電圧Ｖｓは画素電極電圧Ｖｐと等しい。このように、画素回路中の全ての電極の電圧が透明導電膜１２の電圧Ｖｃの振幅に合わせて変動するため、ＴＦＴスイッチのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、表示期間終了時の電圧である電圧、この例においては−１Ｖが位置検出期間中も保持されることとなる。つまり、位置検出期間では、透明導電膜１２に交流電圧を印加しても、画素回路の全ての電極の電圧が透明導電膜１２の電圧の振幅と同じ振幅で変動するため、液晶２に印加される電圧（Ｖｃ−Ｖｐ）や、ＴＦＴスイッチのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは変動しない。このため、位置検出期間の駆動は画質劣化の要因とならない。
【００６３】
一方、表示駆動期間においては、各スイッチは図１に示した状態とは逆の状態となる。すなわち、スイッチ１６ａ〜１６ｃ、スイッチ１７ａ〜１７ｃ、スイッチ１８ａ〜１８ｃは全てオン状態とされ、信号線４ａ〜４ｃ、走査線６ａ〜６ｃ、蓄積容量線８ａ〜８ｃは、表示領域１１の外部の配線（走査線駆動回路１４、信号線駆動回路１５、及びＣＯＭ端子に接続されている配線）に対してロウインピーダンスとされる。また、スイッチ２１ａ〜２１ｄはＣＯＭ端子側に対して導通状態とされる。この状態は図２のＳＷ信号をＡ、すなわちロウレベルとすることによって実現される。このような状態において、従来のアクティブマトリクス型ＬＣＤと同様に、走査線６ａ〜６ｃを順に走査し、信号線４ａ〜４ｃを通して表示のための電圧を画素に書き込む。表示駆動期間において、透明導電膜１２には従来のＬＣＤにおける対向電極と同様の電圧がＣＯＭ端子から与えられ、すなわち、透明導電膜１２は対向電極の役割を果たし、この対向電極と画素電極２６とによって、その間に存在する液晶２に対し、表示のための電圧が書き込まれる。
【００６４】
実施例１によれば、位置検出期間において、画素マトリクス内部の回路が外部の回路に対してハイインピーダンスとされるため、透明導電膜１２に交流電圧を印加する際に、透明導電膜１２から見た寄生容量が極めて小さくなる。この結果、電流検出回路１３ａ〜１３ｄから出力される信号のＳ／Ｎ比が従来と比較して２ケタ改善される。
【００６５】
上記効果について、該Ｓ／Ｎ比のＳ（信号）およびＮ（ノイズ）を詳らかにしながら、従来技術との対比を含め、以下説明する。
【００６６】
まず、本発明の実施例１に係る表示装置に適用したsurface capacitive型のタッチセンサの位置検出原理について図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施例１に係る表示装置に適用したsurface capacitive型のタッチセンサの位置検出原理を説明するための模式図であり、（ａ）は指がない場合、（ｂ）は指がある場合である。なお、説明を簡単にするため、１次元方向の位置検出原理について説明する。
【００６７】
図６（ａ）を参照すると、均一な抵抗体４０の両端に、夫々電流検出回路１３ａ、１３ｂと交流電圧源２２ａ、２２ｂとが接続された構成が示されている。この抵抗体４０の両端から、位相の揃った交流電圧を印加した場合、この抵抗体４０に電流は流れないので、ｉ１、ｉ２ともに零である。
【００６８】
図６（ｂ）のように指２４が抵抗体４０上にある場合、指２４はインピーダンスＺを介して接地されたモデルで示すことができる。したがってｉ１、ｉ２は夫々、次の数式で表すことができる。
【００６９】
【数３】
0005386623.tif 000004
【００７０】
【数４】
0005386623.tif 000005
【００７１】
ここで、Ｒ１、Ｒ２は指２４の位置から、抵抗体４０の端までの夫々の抵抗値を示す。これより、位置ｘ  （０≦ｘ≦１）が次の式で求まる。
【００７２】
【数５】
0005386623.tif 000006
【００７３】
この数式５にインピーダンスＺは含まれないものの、電流ｉ１、ｉ２はＺを含み、これは位置検出のための信号である。発明者らは本実施例におけるＺを実験により確認した。すなわち、実施例１の構成にある、偏光板（図示せず）とガラス基板（図１の２３）と透明導電膜（図１の１２）が積層された構造であって、偏光板側に指（図１の２４）を置いた際のＺを実験によって求めた。Ｚはガラス基板と偏光板を挟んで形成されるインピーダンスなので、これは容量Ｃとして扱うことができる。ガラス基板の厚さが０．７ｍｍ、偏光板の厚さが０．２ｍｍのとき、Ｃの値は６．７ｐＦであった。つまり、電流検出回路１３ａ、１３ｂから出力される信号のＳ／Ｎ比のＳ（有効信号成分）はこのＣを介して流れる電流である。
【００７４】
なお、参考までに、非特許文献１記載の構成の場合、Ｃの値は３０ｐＦであった。従来技術の課題で述べた、信号が小さいとは、非特許文献１記載の構成と、特許文献３や特許文献４を比較した場合、このように容量が小さくなりこれに伴い有効信号が小さくなることを意味する。
【００７５】
次に、ノイズ成分について説明する。図６で示した位置検出原理で従来技術を実施する場合、図７に示すように、抵抗体４０には、指２４によるインピーダンスＺに加えて、寄生容量Ｃｐが接続される。電流検出回路１３ａ、１３ｂの出力は、この寄生容量Ｃｐを介した電流を重畳したものとなり、寄生容量Ｃｐを介した電流には指２４の位置に関する情報は含まれない。すなわち、寄生容量Ｃｐを介した電流は、ノイズ成分になる。本願発明者は、この寄生容量Ｃｐの値を実験により求めた。
【００７６】
図８（ａ）に示される非特許文献１記載の構成の場合、寄生容量Ｃｐはガラス基板１０２に形成された透明導電膜１０３とシールド層１０１によって形成され、対角２．１インチのＬＣＤに適するサイズにおいて、その値は２９ｐＦであった。一方、図８（ｂ）に示される特許文献３、４に基づく構成の場合、寄生容量Ｃｐは液晶２０３を挟んで配設される透明導電膜２０４と画素マトリックス回路２０２を構成する電極とで形成され、その大きさは１５０００ｐＦもあった。従来技術の課題で述べた、ノイズが大きいとは、非特許文献１記載の構成と、特許文献３、４を比較した場合、特許文献３、４はこのように寄生用量が圧倒的に大きく、これに伴いノイズが大きくなることを意味する。
【００７７】
以上の結果より、特許文献３、４を実施した場合のＳ／Ｎは、次の通りである。
【００７８】
Ｓ／Ｎ＝（指による容量を流れる電流値）／（寄生容量Ｃｐを流れる電流値）
＝（６．７ｐＦ）／（１５０００ｐＦ）
≒４×１０−４
【００７９】
つまり、電流検出回路の出力信号には、位置検出に関する成分がほとんど含まれておらず、上記Ｓ／Ｎを有する信号から、位置を検出することは不可能であった、または非常に高コストな信号処理回路が必要であった。あるいは、Ｓ／Ｎが低いがために複数周期に渡って信号を演算するための位置座標検出までに長時間必要である等の課題を有していた。
【００８０】
一方、本発明の実施例１に係る表示装置では、位置検出期間において、各スイッチは図１の状態とされる。すなわち、スイッチ１６ａ〜１６ｃ、スイッチ１７ａ〜１７ｃ、スイッチ１８ａ〜１８ｃは全てオフ状態とされ、信号線４ａ〜４ｃ、走査線６ａ〜６ｃ、蓄積容量線８ａ〜８ｃは、表示領域１１外部の配線（走査線駆動回路１４、信号線駆動回路１５、及びＣＯＭ端子に接続されている配線）に対してハイインピーダンスとされる。この原理による回路図を図９に示す。図９の寄生容量Ｃｐは、図７の寄生容量Ｃｐと同じであるが、Ｃｐの一端は直接固定電位（交流的なグランド）に接続されるのではなく、直列に容量Ｃｓを挟んで固定電位（交流的なグランド）に接続される。このＣｓは、図１において画素マトリクス部を取り囲むスイッチ群のオフ時における容量値の合計値である。実施例１では対角２．１インチ、画素構成１７６×ＲＧＢ×２４０のＬＣＤを試作したが、Ｃｓの値は１００ｐＦであった。この結果、抵抗素子の寄生容量は、ＣｐとＣｓの直列接続となり、その値は１００ｐＦとなる。したがって、実施例１におけるＳ／Ｎは次の通りである。
【００８１】
Ｓ／Ｎ＝（６．７ｐＦ）／（１００ｐＦ）
＝６．７×１０−２
【００８２】
つまり、実施例１は、特許文献３、４の場合（図８（ｂ）参照）に対して、Ｓ／Ｎ比が２桁向上するといった顕著な効果を確認した。これにより、位置の座標を検出することが可能となり、非常に高コストな信号処理回路が不要となる。また、位置検出までの時間が短くなる。
【００８３】
先の図５を用いた説明で、実施例１の構成の場合、ＴＦＴスイッチのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは表示期間終了時の電圧である−１Ｖが位置検出期間中も保持されることを説明した。この−１Ｖとなる条件は、画素に書き込む電圧が最低の場合、すなわち、図４で示したＶｐｉｘ＿ｌｏｗ（１Ｖ）の場合である。
【００８４】
一方、特許文献３、４の場合は、Ｖｇｓが変動する。これについて、図１０を参照すると、位置検出期間では、画素電極は、ハイインピーダンスであり、透明導電膜と容量を介して容量結合されているため、画素電極電圧Ｖｐは透明導電膜の電圧Ｖｃの振幅と同じ振幅で変動する。したがって、透明導電膜の電圧Ｖｃに振幅２Ｖの交流を与えると画素電極電圧Ｖｐもこれに応じて振幅２Ｖで変動する。一方、走査線電圧Ｖｇは、画素スイッチをオフとする電圧である０Ｖに固定されている。この結果、ＴＦＴスイッチのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは−１Ｖをオフセット電圧とし、電圧振幅２Ｖで変動することとなる。このため、スイッチＴＦＴはオフを保持し続けることができず、画質劣化をもたらす。
【００８５】
これに対し、実施例１の場合、前述の通り、トランジスタのＶｇｓは変動しない。このため、位置検出期間の駆動は画質劣化の要因とならないといった格別な効果が得られる。
【００８６】
なお、実施例１では、表示領域１１の内部と外部とを電気的にハイインピーダンスとするスイッチ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ〜１８ｃとしてｎ型ＴＦＴを用いているが、このスイッチはｐ型のＴＦＴでもよいし、ｎ型とｐ型とを組み合わせたトランスファーゲートでもよい。また、駆動回路をｎ型ＴＦＴとｐ型ＴＦＴで形成しているが、どちらか一方、すなわちｐ型ＴＦＴのみ、もしくはｎ型ＴＦＴのみで形成してもよい。これら多種のスイッチが選択可能であるため、本発明を実施する場合、製造コストを増やすことなくスイッチを設けることが可能となる。より具体的には、実施例１で説明したように、信号線駆動回路や走査線駆動回路がｎ型およびｐ型のポリシリコンＴＦＴを用いて構成される場合、ｎ型のスイッチ、ｐ型のスイッチ、ｎ型とｐ型とを組み合わせたトランスファーゲートのうちいずれを選択しても製造工程を増やすことなくスイッチを設けることができる。ｎ型またはｐ型のスイッチを選択した場合、トランスファーゲートと比べて回路面積が抑制され、また制御が簡単になるという効果がある。さらに、スイッチオフ時の寄生容量を低く抑えるという効果があり、この結果、位置、或いは指し示す動作の有無に関する信号のＳＮ比の劣化を抑制する効果が得られる。特にｎ型スイッチの場合、ｐ型に比べてオン抵抗が低いため、スイッチのサイズをより小さくすることが可能であり、寄生容量をより低く抑える効果がある。一方、駆動電圧を抑制する観点からはトランスファーゲートが望ましい。表示装置において、表示領域内部と外部とを電気的にハイインピーダンスとするスイッチを除く回路がn型もしくはp型一方のトランジスタで構成される場合は、これに合わせてどちらか一方の型のトランジスタを用いてスイッチを形成することで製造工程を増やすことなくスイッチを設けることができる。
【００８７】
また、これらのスイッチ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ〜１８ｃは、走査線駆動回路１４の外部および信号線駆動回路１５の外部に設けられているが、これらは駆動回路内部に含まれてもよい。走査線駆動回路１４の内部に含む場合、例えば、３値出力（ハイレベル、ロウレベル、ハイインピーダンス）が可能な回路構成とすることで実現できる。この場合、例えば、クロックトインバータ回路が適用できる。また、これら駆動回路の出力段にあるトランジスタをハイインピーダンスとする制御を行い、出力段のトランジスタがスイッチを兼ねる構成とすることで、回路面積を抑制することも可能である。
【００８８】
また、実施例１では、走査線駆動回路１４および信号線駆動回路１５が配設された位置と対向する位置にも透明導電膜１２が存在するが、透明導電膜の寄生容量低減の観点からは、透明導電膜１２の領域を必要最低限にすることが望ましく、したがって、各駆動回路１４、１５が配置された位置と対向する位置の透明導電膜１２を取り除いてもよい。
【００８９】
また、実施例１では、走査線駆動回路１４および信号線駆動回路１５が配設された位置と対向する位置にも透明導電膜１２が存在する。この場合、透明導電膜１２の寄生容量低減の観点から、位置検出期間に、各駆動回路１４、１５の電源線をハイインピーダンスとしてもよい。この場合、透明導電膜が存在するがために、電源線や回路を構成する電極と透明導電膜との間に容量が形成され、このはたらきにより回路内のノードの電位関係が保持される。したがって、ダイナミック回路やレジスタ回路であっても、ハイインピーダンス中に記憶内容が破壊されず、ハイインピーダンスにした後に再度ロウインピーダンスとすることで継続した動作を再開することが可能である。
【００９０】
また、実施例１では、表示装置基板１０を低温ポリシリコンＴＦＴプロセスで作成したが、アモルファスシリコンＴＦＴプロセスで作成してもよい。更には、それ以外のＴＦＴプロセス、例えば、マイクロクリスタルシリコンＴＦＴプロセスや、酸化物ＴＦＴプロセス、有機ＴＦＴプロセス、支持基板上にシリコン薄膜を転写した後にＴＦＴを形成するプロセス等で形成してもよい。このとき、表示領域１１の内部と外部とを電気的にハイインピーダンスとする手段としては、バルクシリコンのドライバＬＳＩにその機能を集積したり、アモルファスシリコンのスイッチを表示装置基板１０上に形成したりして実現する。さらに、低温ポリシリコンＴＦＴプロセスで作成したスイッチアレイＬＳＩを表示装置基板１０上に実装したり、表示装置基板外部に接続することでも実現できる。また、表示装置基板１０を単結晶シリコン基板（バルクシリコン）上に形成したり、ＳＯＩ基板を用いて形成してもよい。また、ポリシリコンＴＦＴプロセス、アモルファスシリコンＴＦＴプロセス、バルクシリコンプロセス、ＳＯＩプロセス等を用いて回路を形成した後、これを他の基板に転写して表示装置基板１０を形成してもよい。
【００９１】
また、透明導電膜１２には、いわゆるリニアライゼイションパターンを形成してもよい。これについて、図１１を参照すると、リニアライゼイションパターン８０は透明導電膜１２の面に形成される電界曲線を均一にするために設けられるものであり、例えば、特許文献５に記載がある。本実施例ではこのリニアライゼイションパターンを位置検出用の導電膜である透明導電膜１２に形成したので、位置検出において位置と電流信号とのリニアリティが向上した。
【００９２】
また、実施例１では、ガラス基板２３の液晶２側の面に透明導電膜１２を設けているが、透明導電膜１２を反対側の面に設けてもよい。この場合であっても、本発明を適用することで透明導電膜１２の寄生容量を低減させる効果が得られる。この透明導電膜１２は、ガラス基板２３上にスパッタ法、蒸着法で成膜して形成してもよいし、シートを貼り付けることで形成してもよい。また、偏光板に導電性を持たせてこれをsurface capacitive型タッチセンサの位置検出用導電膜として用いることも可能である。特に、イン・プレイン・スイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶モードを利用する場合はこれらの方式が適している。
【００９３】
実施例１では、ガラス基板２３、表示装置基板１０の基材をガラスとしているが、可撓性材料を用いてもよい。この場合、対向基板には位置検出用の透明導電膜が一体形成されるため、曲げに対して機械的歪が生じにくく、かつその位置検出性能は曲げによって劣化しない。
【００９４】
また、実施例１では、各蓄積容量線８ａ〜８ｃに１個ずつスイッチ１８ａ〜１８ｃを設けているが、蓄積容量線８ａ〜８ｃのスイッチ１８ａ〜１８ｃは必ずしも必要ではない。その理由は、蓄積容量線８ａ〜８ｃに与える電圧と対向電極となる透明導電膜１２に与える電圧とが同一の電圧である場合があるからである。この場合、位置検出期間において対向電極に与える交流信号と同じ信号が蓄積容量線に印加されるので、対向電極から見た場合、寄生容量として見えない。従って、このような場合、スイッチ１８ａ〜１８ｃは不要となる。
【００９５】
また、実施例１では、各蓄積容量線に１個ずつスイッチ１８ａ〜１８ｃを設けているが、これらスイッチを取り除き、蓄積容量線８ａ〜８ｃの信号源側にある、より上流のノード、例えば、図１の表示装置基板１０上に記載したＣＯＭ記号を付与したノードに少数のスイッチを設けてもよい。
【００９６】
また、実施例１では、インピーダンス面としてＩＴＯで形成された透明導電膜１２を用い、その等価回路のインピーダンスとして抵抗体４０を想定したが、インピーダンス面に印加する交流の周波数に応じて、抵抗、容量、インダクタを含めたインピーダンスを考慮し、その等価回路を解くことによって、電流値とタッチ位置の座標の関係、あるいはタッチの有無を検出する演算式を導出して利用してもよい。
【００９７】
また、実施例１では、インピーダンス面として面状に形成された抵抗体４０を用いたが、面状に形成されたインダクタ、あるいは面状に形成された容量をインピーダンス面として用いてもよい。
【００９８】
また、実施例１では、表示装置基板１０と対向基板１９の間に表示素子要素となる液晶２が配され、対向基板１９側に表示装置の観察者が存在することを仮定し、対向基板１９側の指２４を検出する構成とされているが、表示装置基板１０側に表示装置の観察者が存在することを仮定した構成であってもよい。図１２にその構成を示す。この場合、表示装置基板１０側の指（図示せず）を検出するために、表示装置基板１０の観察者側の面に透明導電膜８１を形成し、これを位置検出用の導電膜として利用する。このような構成であっても、これまでに説明したとおり、位置検出期間中に信号線や走査線をハイインピーダンスとすることで位置検出用の導電膜の寄生容量を著しく削減することができた。この効果は特に近年の表示装置基板１０の薄型化に伴いさらに顕著になりつつある。また、図１３に示すように、信号線や走査線をハイインピーダンスとする手段を取り除いた構成であってもよい。また、図１４に示すように、透明導電膜８１を対向基板１９側に設けて対向基板１９側の指２４を検出する構成としてもよい。また、図１５に示すように、信号線や走査線をハイインピーダンスとする手段を取り除いた構成であってもよい。図１２〜１５においては、液晶２の縦方向、すなわち表示装置基板１０の板面と垂直な方向に電界を与えて画素をオンオフさせる方式を例に説明したが、前述のＩＰＳ方式の液晶モードなど、表示装置基板と水平な方向に電界を与えて画素をオンオフさせる方式の液晶モードを利用する場合は、図１６に示す構成とすればよい。図１６に示すように、対向基板１９の表示装置基板１０側の面には透明導電膜を形成せず、表示装置基板１０側の面の反対面に位置検出用の透明導電膜８１を形成する。また、図１７に示すように、信号線や走査線をハイインピーダンスとする手段を取り除いた構成であってもよい。透明導電膜８１は位置検出の用途に用いると共に、対向基板１９の帯電を防止できるので帯電による画質劣化を解消する効果を併せ持つ。
【実施例２】
【００９９】
本発明の実施例２に係る表示装置について図面を用いて説明する。図１８は、本発明の実施例２に係る表示装置の位置検出原理を説明するための回路図である。
【０１００】
実施例１では抵抗体（図９の４０）に直接交流電圧を印加していたが、実施例２では指示体３０（例えば、電子ペン）が交流電圧源２２に接続されており、インピーダンスＺを介して流れる電流ｉ１、ｉ２を電流検出回路１３ａ、１３ｂで検出する。この場合も、位置検出期間においては表示領域（図１の１１に相当）の内部と外部とをハイインピーダンスにする。
【０１０１】
実施例２によれば、表示領域の内部と外部とをハイインピーダンスにすることによって、抵抗体４０の寄生容量が飛躍的に小さくなる。その結果、寄生容量を介して流出入する電流が飛躍的に小さくなり、電流検出回路１３ａ、１３ｂを流出入する電流ｉ１、ｉ２が増え、信号量が増大する。その結果、位置検出信号のＳ／Ｎが飛躍的に向上し、タッチセンサ一体型の表示装置が実現できる。
【実施例３】
【０１０２】
本発明の実施例３に係る表示装置について図面を用いて説明する。図１９は、本発明の実施例３に係る表示装置の構成を模式的に示した部分断面図である。
【０１０３】
実施例３に係る表示装置は、マイクロカプセル型電気泳動素子を利用した電気泳動型表示装置（ＥＰＤ）であり、モノクロＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイである。表示装置は、対向基板１９と、ＥＰＤフィルム５０と、表示装置基板１０とを有する。
【０１０４】
対向基板１９は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の透明なプラスティック基板２３の内面側に、透明導電膜からなる対向電極１２が形成されている。なお、対向基板１９は、プラスティック基板２３の代わりにガラス基板を用いたものでもよい。
【０１０５】
ＥＰＤフィルム５０は、フィルム状の電気泳動表示装置であり、マイクロカプセル５１と、バインダ５５とからなる。マイクロカプセル５１は、ＥＰＤフィルム５０の内部に敷きつめられており、約４０μｍの大きさである。マイクロカプセル５１の内部には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等からなる溶媒５２が封入されているとともに、溶媒５２中にそれぞれナノレベルの大きさの、酸化チタン系の白色顔料である白粒子５３と、カーボン系の黒色顔料である黒粒子５４とが分散されて浮遊している。白粒子５３はマイナス（−）の帯電極性を有し、黒粒子５４はプラス（＋）の帯電極性を有している。バインダ５５は、マイクロカプセル５１間に結合のために充填されたポリマーからなる。
【０１０６】
表示装置基板１０は、ガラス基板７１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ７０）が形成された構成となっている。ＴＦＴ７０は、ゲートＧがソースＳ及びドレインＤよりもガラス基板７１側に配された逆スタガ型となっている。ＴＦＴ７０は、ガラス基板７１上にゲートＧが形成され、ゲートＧ上にゲート絶縁膜となる絶縁膜７２が形成され、絶縁膜７２上にチャネル材料７３が形成され、チャネル材料７３の両外側にソースＳ、ドレインＤが形成され、チャネル材料７３、ソースＳ、及びドレインＤを含む絶縁膜７２上に絶縁膜７４が形成され、絶縁膜７４上に画素電極６０が形成され、画素電極６０がソースＳとビア接続されている。
【０１０７】
図１９においては、各ＴＦＴ７０のゲートＧが対応する走査線（図示せず）と電気的に接続されており、各ＴＦＴ７０のドレインＤが対応する信号線（図示せず）と電気的に接続されている。ゲートＧに電圧が印加されることで、ドレインＤに印加された＋電圧がチャネル材料７３とソースＳを通じて対応する画素電極６０に供給される。画素電極６０に＋電圧が供給された場合、対応するマイクロカプセル５１中の白粒子５３が画素電極６０側に引き寄せられるとともに、対向電極１２に相対的にマイクロカプセル５１中の黒粒子５４が引き寄せられる。一方、画素電極６０に−電圧が供給された場合、対応するマイクロカプセル５１中の黒粒子５４が画素電極６０側に引き寄せられるとともに、対向電極１２に相対的にマイクロカプセル５１中の白粒子５３が引き寄せられる。このように、図１９に示された表示装置では、画素電極６０に＋電圧を与えるか、−電圧を与えるかによって、対向電極１２側に白黒の画像表示を行うことができる。
【０１０８】
表示装置の隅には、対向基板１９と表示装置基板１０との間に、表示装置基板１０の電極６１と対向電極１２を電気的に接続する導通手段２０（例えば、銀ペースト）が設けられている。表示装置基板１０の電極６１には単極双投スイッチ２１が接続され、該スイッチ２１の一方の接点には電流検出回路１３と交流電圧源２２が直列に接続され、他方の接点には対向電極駆動回路が接続されるＣＯＭ端子が接続されている。なお、図１９では、その１端にスイッチ２１が接続されているが、実際には図１同様４隅に接続されている。
【０１０９】
なお、実施例３においても、図１と同様に、信号線を駆動するための信号線駆動回路、および走査線を駆動するための走査線駆動回路が、表示領域外部に備えられており、走査線と走査線駆動回路の信号パス上、および信号線と信号線駆動回路の信号パス上には、スイッチが設けられており、表示領域の外部から内部へ電気信号を伝えるためのこれら配線がハイインピーダンスとなるように構成されている。
【０１１０】
また、実施例３に係る表示装置も、実施例１と同様、その駆動に関し、画素に表示のための電圧を書き込むための表示駆動期間と、指の位置座標或いは指し示す動作の有無を検出するために、電流検出回路が電流を検出する位置検出期間との２つの期間を有する。これら２つの期間は時間的に分割されている。
【０１１１】
実施例３によれば、ＥＰＤは表示のための電圧を書き込んだ後、その表示を長時間保持する特性を有するので、ＬＣＤの場合と比較して位置検出期間の割合を多く割くことが可能となる。また、表示装置基板１０を薄くする、あるいは画素回路を可撓性基板に転写することで、可撓性を有し、かつ、タッチセンサ機能を有する表示装置を実現することができる。
【０１１２】
なお、実施例１〜３では、液晶表示装置および電気泳動型表示装置について説明したが、他の方式、例えば、帯電粒子、エレクトロクロミック材料、エレクトロルミネセンス材料（ＥＬ材料）、ガス、半導体、蛍光体を利用した表示装置に適用できることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の利用例として、ゲーム機、携帯情報端末、券売機、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、カーナビゲーション、飛行機やバスの客席に取り付けるテレビ・ゲーム機、ファクトリー・オートメーション（ＦＡ）機器、プリンタ、ファクシミリに使用される表示装置が挙げられる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  面表示装置
２  液晶
４  信号電極
４ａ、４ｂ、４ｃ  信号線
６  走査電極
６ａ、６ｂ、６ｃ  走査線
８ａ、８ｂ、８ｃ  蓄積容量線
１０  表示装置基板
１１  表示領域
１２  透明導電膜（対向電極）
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  電流検出回路
１４  走査線駆動回路
１５  信号線駆動回路
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  スイッチ
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  スイッチ
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  スイッチ
１９  対向基板
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  導通手段
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  スイッチ
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  交流電圧源
２３  ガラス基板（プラスティック基板）
２４  指
２５  容量
２６  画素電極
２７  ソース電極
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ  電極
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  電極
３０  指示体
４０  抵抗体
５０  ＥＰＤフィルム
５１  マイクロカプセル
５２  溶媒
５３  白粒子
５４  黒粒子
５５  バインダ
６０  画素電極
６１  電極
７０  ＴＦＴ
７１  ガラス基板
７２、７４  絶縁膜
７３  チャネル材料
８０  リニアライゼイションパターン
８１  透明導電膜
１０１  シールド層
１０２  ガラス基板
１０３  透明導電膜
１０４  オーバーコート層
２０１  下側基板
２０２  画素マトリックス回路
２０３  液晶
２０４  透明導電膜
２０５  上側基板
２０６  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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