(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、誘電異方性および光学異方性を有する誘電物質と、
前記誘電物質と前記第１基板との間に設けられる第１電極と、前記第１電極と同一層に形成された第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誘電物質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、を具備し、
前記第１電極または前記第２電極のうち一方の電極は、１方向に延びる、少なくとも２つの突出部を有しており、他方の電極は、前記２つの突出部の間に向かって延びる突出部を有するセンシング回路と、
前記第１電極と同一層に形成された第３電極と、前記第２電極と同一層に形成された第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間で発生する電界が印加される前記誘電物質とを含む画素回路と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
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た誘電物質と、
前記誘電物質と前記第１基板との間に設けられる、第１電極および第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誘電物質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、を具備するセンシング回路と、
前記第１電極と同一層に形成された第３電極と、前記第２電極と同一層に形成された第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間で発生する電界が印加される前記誘電物質とを含む画素回路と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第１電極と前記第３電極とは、連続的に形成された共通の電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の表示装置を具備する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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などの誘電物質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。ここで、センシングの感度は、定常状態における容量素子の容量値と対象物が基板に接触したときの容量素子の容量値との比で与えられる。
【特許文献１】特表２００７−５１０９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、容量素子の容量値は、電極の面積、誘電物質の誘電率、および電極間の距離によって定まる。従来のセンシング回路においては、互いに対向する２つの基板の縁に、基板間の距離を規定するためのスペーサを設けている。一般に、対象物が基板に接触していない状態でも基板には自重によって撓みが発生する。また、スペーサの大きさにもばらつきがあった。このため、従来のセンシング回路では、電極間の距離をどの部分でも一定の値に保つことは容易でなく、容量値を目標値のとおりに設定することは困難であった。従って、従来のセンシング回路では、センシングの感度にばらつきがある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いてセンシングの感度のばらつきを低減するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持され、誘電異方性および光学異方性を有する誘電物質と、前記誘電物質と前記第１基板との間に設けられる第１電極と、前記第１電極と同一層に形成された第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誘電物質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、を具備し、前記第１電極または前記第２電極のうち一方の電極は、１方向に延びる、少なくとも２つの突出部を有しており、他方の電極は、前記２つの突出部の間に向かって延びる突出部を有するセンシング回路と、前記第１電極と同一層に形成された第３電極と、前記第２電極と同一層に形成された第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間で発生する電界が印加される前記誘電物質とを含む画素回路と、を備えたことを特徴とする。
この態様によれば、第１電極および第２電極は誘電物質と第１基板との間に設けられるから、互いに対向する第１基板および第２基板の各々に電極が設けられる構成とは異なり、電極間の距離を一定の値に保つことができる。これにより、容量素子の容量値を目標値のとおりに設定でき、センシングの感度のばらつきを低減できる。
また、この態様によれば、例えば第１電極および第２電極は同一の層から形成され、第１電極および第２電極のうち少なくとも一方の電極は櫛歯形状であって、第１電極と第２電極とは噛み合うように配置される態様が含まれる。上記態様によれば、両方の電極を矩形に形成して互いに離間させる態様と比べて、両方の電極が相互に近接する部分を十分に確保できる。従って、第１電極および第２電極の両方が矩形に形成される構成に比べて、第１電極と第２電極との間で発生する電界が印加される面積が大きいから、液晶の配向が乱れやすくなり、接触時と非接触時との容量値の変化量が大きくなる。これにより、検出感度が向上するという利点がある。
また、上記態様によれば、表示装置は、上述のセンシング回路を備えるとともに、第１電極と同一の層から形成される第３電極（例えば図７、図１０、図１３に示す共通電極５５）と、第２電極と同一の層から形成される第４電極（例えば図７、図１０、図１３に示す画素電極５３）と、第３電極と第４電極との間で発生する電界が印加される誘電物質とを含む画素回路を具備し、誘電物質は、誘電異方性を持つ物質で構成される。この態様によれば、センシング回路と画素回路とを同一の製造プロセスで同時に製造できるから、表示装置の製造が容易になるという利点がある。また、誘電物質は、誘電異方性と光学異方性を持つ物質で構成することもできる。
【０００５】
なお、電極と誘電物質との間に他の要素が介在する態様であってもよい。例えば、誘電物質として液晶が採用された構成においては、液晶分子の配向を規定するための配向膜が電極と液晶との間に介在する態様とすることもできる。同様に、電極と第１基板との間に他の要素が介在する態様であってもよい。例えば、センシング回路が、絶縁層、半導体層、ドレイン電極、ソース電極などからなるトランジスタや金属配線を含む構成においては、トランジスタの各要素や金属配線などが電極と第１基板との間に介在する態様とすることもできる。
【０００６】
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、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された誘電物質と、前記誘電物質と前記第１基板との間に設けられる、第１電極および第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誘電物質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、を具備するセンシング回路と、前記第１電極と同一層に形成された第３電極と、前記第２電極と同一層に形成された第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間で発生する電界が印加される前記誘電物質とを含む画素回路と、を備えたことを特徴とする。本発明に係る表示装置の好適な態様として、前記第１電極と前記第３電極とは、連続的に形成された共通の電極である。
【０００７】
本発明に係るセンシング回路の好適な態様として、第１電極および第２電極は異なる層から形成されて互いに対向するように配置されるとともに、第１電極は誘電物質と第２電極との間に配置され、第１電極には、第１電極と第２電極との間で発生する電界を通すためのスリット（例えば図１０に示すスリット６８）が形成される。この態様においては、第１電極と第２電極とが異なる層から形成されて互いに対向するように配置されるから、第２電極からスリットを通って第１電極へ至る電界、または、第１電極からスリットを通って第２電極へ至る電界は、第１電極および第２電極が同じ層から形成される態様に比べて、基板に垂直な方向の成分を多く含んでいる。これにより、例えば液晶などの誘電物質は基板に対して斜めに傾く。従って、第１電極および第２電極が同一の層から形成される態様に比べて、接触時と非接触時との容量値の変化量を十分に確保できる。すなわち検出感度が向上するという利点がある。
【０００８】
本発明に係るセンシング回路の好適な態様として、第１電極および第２電極は異なる層から形成されるとともに、第１電極は誘電物質と第２電極との間に配置され、第１電極または第２電極のうち少なくとも一方の電極は、１方向に延びる、少なくとも２つの突出部を有し、第１電極と第２電極とが重なり合う部分の面積は、第１電極と第２電極とが重なり合わない部分の面積よりも小さい。例えば、第１電極および第２電極は異なる層から形成されるとともに、第１電極は誘電物質と第２電極との間に配置され、第１電極および第２電極のうち少なくとも一方の電極は櫛歯形状であって、第１電極と第２電極とが重なり合う部分の面積は、第１電極と第２電極とが重なり合わない部分の面積よりも小さい態様が含まれる。上記態様によれば、第１電極と第２電極とが重なり合う部分の面積を、第１電極と第２電極とが重なり合わない部分の面積よりも小さくすることで、容量素子を構成する電極の面積を小さくできる。これにより、容量素子の容量値を小さくできるから、センシング回路の検出感度を向上させることができるという利点がある。
【０００９】
また、実施形態に記載の液晶や電気泳動層は、特許請求の範囲に記載の「誘電物質」に対応する。また、特許請求の範囲に記載の「誘電物質」は、液晶や電気泳動層に限られず、接触時の容量値と非接触時の容量値とが異なる誘電物質であればよい。そして、誘電異方性を持つ物質で構成される誘電物層は、例えば液晶であるが、液晶と同様に誘電特性に異方性を持つものであればよい。そして、誘電異方性と光学異方性を持つ誘電物質は、例えば液晶であるが、液晶と同様に誘電特性に異方性を有するとともに、光学特性に異方性を有するものであればよい。
さらに、本明細書において「櫛歯形状」の電極とは、例えば、図７および図１３における第１電極６４や第２電極６５のように、１方向に延びる、少なくとも２つの突出部を有する電極を意味するものである。そして、「第１電極および第２電極のうち少なくとも一方の電極は櫛歯形状であって、第１電極と第２電極とは噛み合うように配置される」とは、第１電極または第２電極のうち一方の電極は、１方向に延びる、少なくとも２つの突出部を有しており、他方の電極は、その２つの突出部の間に向かって延びる突出部を有することをいう。ここで、一方の電極と他方の電極とが平面視で重なり合う場合も含む。
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜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を駆動する走査線駆動回路２０およびデータ線駆動回路３０と、対象物と表示装置１０との接触を検出する検出回路４０とを有する。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、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、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。
【００１２】
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、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。
【００１３】
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。後述するように、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。
【００１４】
図１に示す符号「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は、各画素回路Ｐの表示色を示す。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が１つの組Ｃを構成して、各組Ｃ毎にセンシング回路６０が設けられる。各センシング回路６０は、対象物との接触を検出するための検出信号Ｔを検出回路４０へ出力する。検出回路４０は、各センシング回路６０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。
【００１５】
図２は、センシング回路６０の構成を示す回路図である。センシング回路６０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。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、センシング回路６０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６０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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）
【００２２】
検出回路４０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。
【００２３】
次に、図７および図８を参照しながら、センシング回路６０の具体的な構造について説明する。図７は、表示装置１０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６０は、接触用容量素子Ｃｌを構成する第１電極６４および第２電極６５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。
【００２４】
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、接触検出用容量素子Ｃｌを構成する第１電極６４および第２電極６５が第１基板１１と液晶５７との間に設けられる。すなわち、第１電極６４および第２電極６５は、第１基板１１のうち第２基板１２との対向面側に設けられる。以下、その具体的な内容について説明する。
【００２５】
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６０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。
【００２６】
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たゲート配線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。
【００２７】
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。
【００２８】
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と第２電極６５とが形成される。第１電極６４および第２電極６５は同層から形成される。第１電極６４および第２電極６５は、導電性の材料で構成される。図８に示すように、各第２電極６５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２電極６５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。また、詳細な図示は省略するが、第３絶縁層Ｆａ３、第１電極６４、第２電極６５は、液晶分子の長軸方向が基板と平行な方向になるように配向させる配向膜で覆われる。
【００２９】
第１電極６４と第２電極６５との間に電圧（＝ＶＲＨ−Ｖｃｏｍ）が印加されると、第１電極６４と第２電極６５との間には、基板とほぼ平行な方向（横方向）の電界が発生する。図８に示すように、第１電極６４および第２電極６５と、両者間で発生する電界が印加される液晶５７とで容量Ｃｌｍが複数構成される。これら複数の容量Ｃｌｍで、図２に示す接触検出用容量素子Ｃｌが構成される。
【００３０】
また、図８においては図示されていないが、第３絶縁層Ｆａの面上には、各画素回路Ｐを構成する画素電極５３と共通電極５５とが形成される。画素電極５３と共通電極５５とは同層から形成され、両者間で発生する基板にほぼ平行な方向（横方向）の電界によって液晶５７の配向が制御される。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６０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。
【００３１】
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。対象物が接触していない状態では、図８に示すように第１基板１１と第２基板１２とは平行であるが、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との距離が小さくなる。これにより、基板間に挟持された液晶５７の配向が乱れ、容量Ｃｌｍの容量値が変化する。すなわち、接触検出用容量素子Ｃｌの容量値が変化する。
【００３２】
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。接触時と非接触時との容量値の変化量△Ｃlcを大きくするためのパラメータのひとつとして第１電極６４と第２電極６５との間の距離ｄがあり、センシング回路６０の検出感度が最大となる値が存在する。ところで、第１基板１１および第２基板１２の各々に電極が設けられる構成においては、電極間の距離は、互いに対向する基板間の距離、すなわちセルギャップ量に相当する。ここで、セルギャップ量は、表示装置１０の表示特性によって決まる値なので自由に変更することはできない。従って、第１基板１１および第２基板１２の各々に電極が設けられる構成においては、センシング回路６０の検出感度が最大となるように電極間の距離を設定することは困難であるという問題が発生する。つまり、表示装置としての特性を優先すれば検出感度が低下し、検出感度を優先すれば表示装置の特性が最適とならない。
【００３３】
これに対して、本実施形態においては、接触検出用容量素子Ｃｌを構成する第１電極６４および第２電極６５が第１基板１１と液晶５７との間に設けられるから、第１電極６４と第２電極６５との間の距離ｄをセルギャップ量とは無関係に設定できる。従って、本実施形態によれば、第１電極６４と第２電極６５との間の距離ｄを、センシング回路６０の検出感度が最大となる値に設定できるという利点がある。つまり、表示装置としての特性が最適となるようにセルギャップ量を設定する一方、これとは無関係に第１電極６４と第２電極６５との間の距離ｄを設定できる。また、本実施形態において、液晶分子は、その長軸方向が基板と平行な方向になるように配列されるから、液晶分子の長軸方向が基板と垂直な方向になるように配列される態様と比べて表示装置１０が押圧された後の液晶分子の配向の戻りが早いという利点もある。
【００３４】
再び図７に戻って説明を続ける。図７に示すように、第１電極６４および第２電極６５の各々は、櫛歯形状に形成されて互いに噛み合うように配置されている。本実施形態によれば、第１電極６４および第２電極６５の両方を矩形に形成して互いに離間させる構成に比べて、第１電極６４と第２電極６５とが相互に近接する部分を十分に確保できる。すなわち、本実施形態においては、第１電極６４および第２電極６５の両方が矩形に形成される構成に比べて、電界が印加される面積が大きい。従って、液晶５７の配向が乱れやすくなり、接触時と非接触時との容量値の変化量△Ｃlcが大きくなる。これにより、センシング回路６０の検出感度を高めることができるという利点がある。
【００３５】
また、図７に示すように、センシング回路６０における第１電極６４と画素回路Ｐにおける共通電極５５とは同層から形成される。また、センシング回路６０における第２電極６５と画素回路Ｐにおける画素電極５３とは同層から形成される。従って、センシング回路６０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、図７に示すように、第１電極６４と共通電極５５とは連続的に形成され、第１電極６４および共通電極５５には共通電位Ｖｃｏｍが共通に供給される。本実施形態によれば、第１電極６４および共通電極５５の各々に別個の電位を供給する必要が無いから、構成が簡素化されるという利点もある。なお、これに限らず、第１電極６４および共通電極５５が連続せずに別々に形成される態様とすることもできる。
【００３６】
＜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１０に示すように、本実施形態に係るセンシング回路６０においては、第１電極６４および第２電極６５は異なる層から形成されて互いに対向するように配置される。図１１は、図１０に示すＢ−Ｂ’線から見た断面図である（第１実施形態における図８に対応）。図１１に示すように、第３絶縁層Ｆａ３の面上には、第２電極６５が設けられる。第１実施形態と同様、第２電極６５はコンタクトホールＣＨ３を介して導電層１１６と導通する。図１１に示すように、第２電極６５は第４絶縁層Ｆａ４によって覆われる。第４絶縁層Ｆａ４の面上には、第１電極６４が第２電極６５と対向するように設けられる。詳細な図示は省略するが、第４絶縁層Ｆａ４および第１電極６４は、液晶分子の長軸方向が基板と平行な方向になるように配向させる配向膜で覆われる。
【００３７】
図１０に示すように、第１電極６４には、第１電極６４と第２電極６５との間で発生する電界を通すためのスリット６８が形成される。図１２は、図１０に示すＣ−Ｃ’線から見た断面図である。図１２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との間に発生する電界が印加される液晶５７とで複数の容量Ｃｌｍが構成される。第１実施形態と同様、これら複数の容量Ｃｌｍで、センシング回路６０における接触検出用容量素子Ｃｌが構成される。
【００３８】
本実施形態においては、第１電極６４と第２電極６５とが異なる層から形成されて互いに対向するように配置されるから、第２電極６５からスリット６８を通って第１電極６４へ至る電界、または、第１電極６４からスリット６８を通って第２電極６５へ至る電界は、第１実施形態のように第１電極６４および第２電極６５が同じ層から形成される態様に比べて、基板に垂直な方向の成分を多く含んでいる。従って、本実施形態においては、第１電極６４と第２電極６５との間で発生する電界によって、液晶分子が第１実施形態よりも斜めに傾く。液晶分子が斜めに傾いた状態で押圧されると、液晶分子が基板に対して水平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易い。従って、本実施形態においては、接触時と非接触時との容量値の変化量△Ｃlcが第１実施形態に比べて大きくなる。これにより、センシング回路６０の検出感度を高めることができるという利点がある。
【００３９】
また、図１０に示すように、センシング回路６０における第１電極６４と画素回路Ｐにおける共通電極５５とは同層から形成される。また、センシング回路６０における第２電極６５と画素回路Ｐにおける画素電極５３とは同層から形成される。従って、本実施形態においても第１実施形態と同様、センシング回路６０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もある。
【００４０】
＜Ｃ：第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係る表示装置１０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に示すように、本実施形態に係るセンシング回路６０においては、第１電極６４および第２電極６５は異なる層から形成されるとともに、第１電極６４および第２電極６５の各々は櫛歯形状に形成されて平面から見て互いに噛み合うように配置される点で第２実施形態の構成と異なる。その他の構成は第２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。
【００４１】
図１４は、図１３に示すＤ−Ｄ’線から見た断面図である（図８および図１１に対応）。本実施形態においては、第１電極６４のうち第２電極６５と重なり合う部分の面積を、第１電極６４のうち第２電極６５と重なり合わない部分の面積よりも小さくすることで、容量Ｃｌｍを構成する電極の面積を第２実施形態に比べて小さくできる。これにより、容量Ｃｌｍの容量値を第２実施形態に比べて小さくできる。上記式（１）からも理解されるように、接触検出用容量素子Ｃｌの容量値Ｃlcが小さいほど接触時と非接触時との電位変化量△ＶＡが大きくなるから、センシング回路６０の検出感度が高くなる。従って、本実施形態によれば、センシング回路６０の検出感度が高くなるという利点がある。
【００４２】
また、本実施形態においては、図１３に示すように、第１電極６４および第２電極６５の各々は、櫛歯形状に形成されて互いに噛み合うように配置されるから、上述の第１実施形態と同様、第１電極６４および第２電極６５の両方が矩形に形成される構成に比べて、電界が印加される面積が大きい。従って、液晶５７の配向が乱れやすくなり、接触時と非接触時との容量値の変化量△Ｃlcが大きくなる。従って、センシング回路６０の検出感度を高めることができるという利点がある。
【００４３】
さらに、本実施形態においては、図１３に示すように、センシング回路６０における第１電極６４と画素回路Ｐにおける共通電極５５とは同層から形成される。また、センシング回路６０における第２電極６５と画素回路Ｐにおける画素電極５３とは同層から形成される。従って、センシング回路６０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。
【００４４】
＜Ｄ：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。
【００４５】
（１）変形例１
上述の各実施形態においては、本発明に係るセンシング回路６０が表示装置１０に用いられる態様について例示しているが、これに限らず、本発明に係るセンシング回路６０は対象物との接触を検出する手段として用いることができ、その態様は任意である。本発明に係るセンシング回路６０においては、接触検出用容量素子Ｃｌを構成する第１電極６４および第２電極６５は、第１基板１１のうち第２基板１２との対向面側に設けられるから、互いに対向する第１基板１１および第２基板１２の各々に電極が設けられる構成とは異なり、第１電極６４と第２電極６５との間の距離を一定の値に保つことができる。従って、本発明に係るセンシング回路６０においては、第１電極６４と第２電極６５との間の距離を所望の値に正確に設定できるから、接触検出用容量素子Ｃｌの容量値を目標値のとおりに設定できるという利点がある。すなわち、センシングの感度のばらつきを抑制できる。
【００４６】
（２）変形例２
上述の第１実施形態、第３実施形態においては、第１電極６４および第２電極６５の各々は、櫛歯形状に形成されて互いに噛み合うように配置される態様が例示されているが、例えば第１電極６４を櫛歯形状とするとともに第２電極６５を矩形にして、両者が互いに噛み合うように配置する態様とすることもできる。要するに、第１電極６４および第２電極６５のうち少なくとも一方の電極は櫛歯形状であって、第１電極６４と第２電極６５とは噛み合うように配置される態様であればよい。なお、両方の電極が矩形である態様とすることもできる。
【００４７】
（３）変形例３
上述の第３実施形態においては、第１電極６４および第２電極６５の各々は櫛歯形状に形成されて平面から見て互いに噛み合うように配置され、第１電極６４と第２電極６５とが重なり合う部分が存在しない態様が例示されているが、第１電極６４と第２電極６５とが重なり合う部分を有する態様とすることもできる。要するに、第１電極６４のうち第２電極６５と重なり合う部分の面積は、第１電極６４のうち第２電極６５と重なり合わない部分の面積よりも小さい態様であればよい。また、第２電極６５のうち第１電極６４と重なり合う部分の面積は、第２電極６５のうち第１電極６４と重なり合わない部分の面積よりも小さい態様とすることもできる。これにより、電極の面積を小さくできるから、容量素子の容量値を小さくできる。そうすると、上記式（１）からも理解されるように、接触時と非接触時との電位変化量△ＶＡが大きくなるから、センシング回路６０の検出感度が高くなる。
【００４８】
（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６０が設けられる態様が例示されているが、センシング回路６０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６０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６０を設ける態様とすることもできる。
【００４９】
（５）変形例５
本発明に係るセンシング回路６０において、第１基板１１と第２基板１２との間に挟持される誘電物質の種類は任意である。例えば、上述の各実施形態のように、印加される電気エネルギーに応じて光学特性が変化する液晶などの電気光学物質が第１基板１１と第２基板１２との間に挟持される態様とすることもできる。例えば、有機発光ダイオード素子、無機発光ダイオード、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などを液晶の代わりに採用することもできる。
また、帯電した白色や黒色の微粒子を分散媒中に分散させた電気泳動層（例えば分散媒を封止した多数のマイクロカプセルの集合）を液晶の代わりに誘電物質として採用した電気泳動装置（ＥＰＤ（electrophoretic display））にも、上記の各形態と同様に本発明を適用できる。
【００５０】
＜Ｅ：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１５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。
【００５１】
図１６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。
【００５２】
図１７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。
【００５３】
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１５から図１７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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】第１実施形態に係る表示装置の具体的な構造を示す平面図である。
【図８】図７に示すＡ−Ａ線から見た断面図である。
【図９】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。
【図１０】第２実施形態に係る表示装置の具体的な構造を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線から見た断面図である。
【図１２】図１０に示すＣ−Ｃ線から見た断面図である。
【図１３】第３実施形態に係る表示装置の具体的な構造を示す平面図である。
【図１４】図１３に示すＤ−Ｄ線から見た断面図である。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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】
【００５５】
１０……表示装置、１１……第１基板、１２……第２基板、５０……液晶素子、５３……画素電極、５５……共通電極、５７……液晶、６０……センシング回路、６４……第１電極、６５……第２電極、Ｃ……組、Ｃｌ……接触検出用容量素子、Ｃｌｍ……容量、Ｐ……画素回路。
【図１】
0005206250.tif 000002
【図２】
0005206250.tif 000003
【図３】
0005206250.tif 000004
【図４】
0005206250.tif 000005
【図５】
0005206250.tif 000006
【図６】
0005206250.tif 000007
【図７】
0005206250.tif 000008
【図８】
0005206250.tif 000009
【図９】
0005206250.tif 000010
【図１０】
0005206250.tif 000011
【図１１】
0005206250.tif 000012
【図１２】
0005206250.tif 000013
【図１３】
0005206250.tif 000014
【図１４】
0005206250.tif 000015
【図１５】
0005206250.tif 000016
【図１６】
0005206250.tif 000017
【図１７】
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