專(zhuān)利名稱(chēng)：觸摸傳感器、帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能檢測(cè)顯示面上用筆和手指等接觸的位置的觸摸傳感器、帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
觸摸傳感器是對(duì)實(shí)施手指和筆等的接觸的部位進(jìn)行位置檢測(cè)用的輸入裝置。作為位置檢測(cè)的方式，已知靜電容耦合方式、電阻膜方式、紅外線(xiàn)方式、超聲波方式和電磁感應(yīng)/耦合方式。其中，電阻膜方式或靜電容耦合方式受到廣泛采用。
下面說(shuō)明電阻膜方式的觸摸傳感器。如圖22所示，模擬電阻膜方式的觸摸傳感器具有隔開(kāi)空氣層13對(duì)置的2片透明電阻膜12和14、設(shè)置在透明電阻膜12的空氣層13的相反側(cè)的PET膜11、分別設(shè)置在透明電阻膜14的空氣層13的相反側(cè)的玻璃膜15。2片透明電阻膜12和14中的透明電阻膜12在Y軸方向設(shè)置一對(duì)隔開(kāi)的導(dǎo)電部16，另一透明電阻膜14在X方向設(shè)置一對(duì)隔開(kāi)的導(dǎo)電部17。也可在透明電阻膜12設(shè)置導(dǎo)電部17，在透明電阻膜14設(shè)置導(dǎo)電部16。
此電阻膜方式的觸摸傳感器在手指等接觸操作面時(shí)，透明電阻膜12和透明電阻膜14都在該接觸點(diǎn)(按壓點(diǎn))上接觸，從而導(dǎo)通。利用這點(diǎn)，求接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。
在透明電阻膜12和透明電阻膜14中的任一方(例如透明電阻膜12)對(duì)應(yīng)的一對(duì)導(dǎo)電部(導(dǎo)電部16)之間施加電壓。這時(shí)，電阻膜12與電阻膜14相互接觸，電阻膜12和電阻膜14就導(dǎo)通，使電阻膜14流通電流。如果檢測(cè)出透明電阻膜14的電壓，則根據(jù)該電壓，能檢測(cè)出接觸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。
下面說(shuō)明具體的例子。例如，對(duì)透明電阻膜12的導(dǎo)電部16中的一方施加0V，另一導(dǎo)電部施加5V，在透明電阻膜12上建立電位梯度。透明電阻膜14不預(yù)先施加電壓。這時(shí)，例如接觸透明電阻膜14的中心，則在透明電阻膜14上檢測(cè)出5V的1/2的2.5V。接觸施加5V的導(dǎo)電部附近的點(diǎn)時(shí)，檢測(cè)出接近5V的電壓。接觸施加0V(施加電壓0)的導(dǎo)電部附近的點(diǎn)，則在透明電阻膜4上檢測(cè)出接近0V的電壓。從這樣在透明電阻膜14上檢測(cè)出的電壓可檢測(cè)出接觸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。
與Y坐標(biāo)的檢測(cè)相同，檢測(cè)接觸點(diǎn)的X坐標(biāo)時(shí)，在透明電阻膜14的一對(duì)導(dǎo)電部17之間建立電位差，透明電阻膜12不預(yù)先施加電壓，由透明電阻膜12檢測(cè)出接觸點(diǎn)的電壓。通過(guò)交替進(jìn)行實(shí)施X坐標(biāo)的檢測(cè)和Y坐標(biāo)的檢測(cè)，檢測(cè)出XY坐標(biāo)，從而進(jìn)行按壓點(diǎn)的位置檢測(cè)。
此模擬電阻膜方式的觸摸傳感器為了在按壓點(diǎn)使2片透明電阻膜12、14導(dǎo)通，在2片透明電阻膜12、14之間配置空氣層13。存在空氣層13，則由于透明電阻膜12、14與空氣層13的折射率不同，在透明電阻膜12、14與空氣層13的界面引起反射。因此，裝有模擬電阻膜方式的觸摸傳感器的圖像顯示裝置存在顯示暗的問(wèn)題。日本實(shí)開(kāi)平5-4256號(hào)公報(bào)揭示上述模擬電阻膜方式的觸摸傳感器。
與此相反，模擬靜電容方式的觸摸傳感器典型的結(jié)構(gòu)做成采用1片位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜。例如，如日本特表昭56-500230號(hào)公報(bào)所揭示，模擬靜電容方式的觸摸傳感器從位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜四角的電極施加同相、同電位的交流電，從而在整個(gè)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜施加大致均勻的電場(chǎng)。
給位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的某一位置提供接觸點(diǎn)，則位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜的四角流通電流。通過(guò)分別測(cè)量該四角的電流，能檢測(cè)出接觸點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。
對(duì)電阻膜方式的觸摸傳感器和靜電容方式的觸摸傳感器進(jìn)行比較，則由于如上文所述，電阻膜方式的觸摸傳感器需要空氣層，不需要空氣層的靜電容方式的觸摸傳感器比電阻膜方式的觸摸傳感器透射率高。而且，靜電容方式的觸摸傳感器與電阻膜方式的觸摸傳感器相比，具有抗沖擊性和防塵作用好、抗污染、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
然而，即使靜電容方式的觸摸傳感器，為了與顯示屏綜合為一體地使用，也要求觸摸傳感器能進(jìn)一步抑制顯示屏光透射率的減小。此外，還要求將觸摸傳感器綜合為一體的顯示屏進(jìn)一步小型化和減輕重量。
又，日本特表昭56-500230號(hào)公報(bào)揭示的模擬靜電容方式的觸摸傳感器為了高精度檢測(cè)出接觸點(diǎn)，需要在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜18的端部配置圖23那樣的復(fù)雜分段圖案19。導(dǎo)電圖案復(fù)雜，則存在不能減小位置檢測(cè)的非有效范圍加大的問(wèn)題，因而要求具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的電路的靜電容方式的觸摸傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供重量輕、適合小型化且不會(huì)導(dǎo)致顯示特性變差的觸摸傳感器、帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法。
本發(fā)明的又一目的是提供具有結(jié)構(gòu)比已往簡(jiǎn)單的電路的觸摸傳感器、帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法。
本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含矩陣狀排列在第1面上的多個(gè)像素電極的有源矩陣襯底和與所述有源矩陣襯底的第1面對(duì)置的透明對(duì)置電極，還包括對(duì)所述透明對(duì)置電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)所述透明對(duì)置電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與所述透明對(duì)置電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
所述開(kāi)關(guān)電路可對(duì)控制信號(hào)作出響應(yīng)，周期性地切換所述第1電路或第2電路與所述透明對(duì)置電極的電連接。
所述第1電路的至少一部分、所述第2電路的至少一部分和所述開(kāi)關(guān)電路可分別具有形成在所述有源矩陣襯底上的薄膜晶體管。
所述薄膜晶體管可具有堆積在所述有源矩陣襯底上的多晶硅。
所述透明對(duì)置電極可具有劃分的多個(gè)區(qū)，并且由所述第2電路檢測(cè)所述多個(gè)區(qū)各自的兩端流通的電流。
還可具有設(shè)置在所述多個(gè)像素電極與所述透明對(duì)置電極之間的液晶層。
所述透明對(duì)置電極可形成在與所述襯底對(duì)置的另一襯底上，并且在兩塊襯底之間封入所述液晶層。
還可具有設(shè)置在所述多個(gè)像素電極與所述透明對(duì)置電極之間的有機(jī)EL層。
本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含排列在第1面上的多個(gè)掃描電極的第1襯底和含與所述第1襯底的所述第1面對(duì)置的多個(gè)數(shù)據(jù)電極的第2襯底，還包括對(duì)各數(shù)據(jù)電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)各數(shù)據(jù)電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與所述數(shù)據(jù)電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含排列在第1面上的多個(gè)第1電極的第1襯底和含與所述第1襯底的所述第1面對(duì)置的多個(gè)第2電極的第2襯底，還包括對(duì)各第1電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)各第1電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與第1電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
所述第1電路的至少一部分、所述第2電路的至少一部分和所述開(kāi)關(guān)電路可分別具有形成在所述有源基站襯底上的薄膜晶體管。
所述薄膜晶體管可具有堆積在所述有源矩陣襯底上的多晶硅。
還可具有設(shè)置在所述第1襯底與所述第2襯底之間的液晶層。
本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器所顯示裝置，具有2維擴(kuò)展的顯示面的顯示媒體、在所述顯示媒體的選擇區(qū)形成電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)裝置、以及利用靜電容耦合方式檢測(cè)出與所述顯示面平行的面內(nèi)的外部接觸點(diǎn)的位置檢測(cè)裝置，所述位置檢測(cè)裝置具有透明電極，所述位置檢測(cè)裝置電連接所述透明電極的多個(gè)部分，檢測(cè)與所述接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的觸摸傳感器，利用靜電容耦合方式檢測(cè)出在X方向和Y方向擴(kuò)展的操作面內(nèi)的外部輸入點(diǎn)，具有配置成與所述操作面平行而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述Y方向的坐標(biāo)用的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜、配置成與所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜對(duì)置而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述X方向的坐標(biāo)的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第2位置接觸用透明導(dǎo)電膜、設(shè)置在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的介質(zhì)層、以及對(duì)所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中所選擇的一方施加規(guī)定電壓的開(kāi)關(guān)電路。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
可由所述開(kāi)關(guān)電路交互切換所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)通和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)通。
還可具有檢測(cè)電路，根據(jù)所述輸入點(diǎn)與所述第Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部之間流通的電流的大小求所述輸入點(diǎn)的所述Y方向的坐標(biāo)，根據(jù)所述輸入點(diǎn)與所述第X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部之間流通的電流的大小求所述輸入點(diǎn)的所述X方向的坐標(biāo)。
所述Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部可設(shè)置在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上，而且具有在所述Y方向隔開(kāi)的至少2個(gè)導(dǎo)電部，所述X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部設(shè)置在所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上，而且具有在所述X方向隔開(kāi)的至少2個(gè)導(dǎo)電部。
所述介質(zhì)層可由二甲酯組成。
所述介質(zhì)層可由玻璃組成。
可在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜或所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的所述介質(zhì)層方或相反方的主面設(shè)置玻璃，通過(guò)所述玻璃供給所述輸入點(diǎn)。
本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，具有上述觸摸傳感器和顯示面設(shè)置所述觸摸傳感器的顯示屏。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
所述顯示屏可具有顯示媒體層、配置在所述顯示媒體層的觀(guān)察者方而且驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電極和配置在所述電極的觀(guān)察者方的絕緣層，所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中的任一方配置成以所述絕緣層為中介與所述電極對(duì)置，通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓使所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上形成電場(chǎng)，根據(jù)所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明某實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，具有上述觸摸傳感器，并且具有配置成以顯示媒體層為中介與所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中的任一方對(duì)置的有源矩陣襯底、在不對(duì)所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜施加所述規(guī)定電壓的周期提供顯示用的電壓或電流的顯示電路、檢測(cè)所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中多個(gè)部位流通的電流的檢測(cè)電路、以及使所述顯示電路或所述檢測(cè)電路與所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜電導(dǎo)通的再一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
本發(fā)明某實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括顯示媒體層和配置在所述顯示媒體層的觀(guān)察者方而且用于驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層的電極和配置在所述電極的觀(guān)察者方的絕緣層的顯示屏、配置成以所述絕緣層為中介與所述電極對(duì)置的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜、以及檢測(cè)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中多個(gè)部位流通的電流變化的檢測(cè)電路，通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓，使所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成電場(chǎng)，根據(jù)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
所述感應(yīng)電壓可以是周期性具有最大值和/或最小值的脈沖波。
所述振蕩電壓可以是驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電壓。
還可具有對(duì)所述電極供給驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電壓或電流的顯示電路、以及使所述顯示電路和所述檢測(cè)電路中的任一方與所述電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
所述顯示屏可以是液晶板，所述振蕩電壓可以是極性周期性反相的電壓。
所述液晶板可以是有源矩陣型液晶板，所述電極可以是透明對(duì)置電極。
所述電極與所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的距離可為約1mm以下。
所述脈沖波的頻率可為約40kHz。
本發(fā)明某實(shí)施形態(tài)的位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，產(chǎn)生相對(duì)于配置成以絕緣層為中介與電極對(duì)置的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，其包含以下的2個(gè)步驟通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓，使所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成電場(chǎng)的步驟，根據(jù)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)的步驟。利用這點(diǎn)，解決上述課題中的至少一個(gè)課題。
作為所述電極，可使用驅(qū)動(dòng)顯示屏具有的顯示媒體層用的電極。
所述振蕩電壓可以是驅(qū)動(dòng)顯示屏具有的顯示媒體層用的電壓。
下面說(shuō)明本發(fā)明的作用。
本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含矩陣狀排列在第1面上的多個(gè)像素電極的有源矩陣襯底和與所述有源矩陣襯底的第1面對(duì)置的透明對(duì)置電極，還包括對(duì)所述透明對(duì)置電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)所述透明對(duì)置電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與所述透明對(duì)置電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
上述帶觸摸傳感器的顯示裝置不另外添加利用靜電容耦合方式檢測(cè)顯示面上手指和筆等的接觸位置所需的透明導(dǎo)電膜，通過(guò)用開(kāi)關(guān)電路使第1電路和第2電路中的任一方與透明對(duì)置電極電導(dǎo)通，以時(shí)分方式利用顯示用的透明對(duì)置電極，進(jìn)行接觸位置的檢測(cè)。因此，能避免在顯示裝置的正面方另行設(shè)置透明導(dǎo)電膜時(shí)產(chǎn)生的顯示質(zhì)量劣化。而且，能實(shí)現(xiàn)帶觸摸傳感器的顯示裝置的小型化和重量減輕。
使上述開(kāi)關(guān)電路與顯示用驅(qū)動(dòng)電路和位置檢測(cè)電路一起，都用襯底上形成的薄膜晶體管組成，則能實(shí)現(xiàn)高速切換，因而可抑制開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生的顯示電壓施加延遲。
本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器，利用靜電容耦合方式檢測(cè)出在X方向和Y方向擴(kuò)展的操作面內(nèi)的外部輸入點(diǎn)，具有配置成與所述操作面平行而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述Y方向的坐標(biāo)用的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜、配置成與所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜對(duì)置而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述X方向的坐標(biāo)的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第2位置接觸用透明導(dǎo)電膜、設(shè)置在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的介質(zhì)層、以及對(duì)所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中所選擇的一方施加規(guī)定電壓的開(kāi)關(guān)電路。
上述觸摸傳感器的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部分別電連接第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜。因此，與只有1片透明導(dǎo)電膜并設(shè)置對(duì)該1片透明導(dǎo)電膜檢測(cè)Y軸和X軸位置用的導(dǎo)電部的已有觸摸傳感器相比，能使坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的圖案簡(jiǎn)化。由此，可減小透明導(dǎo)電膜上形成坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的區(qū)域，因而能擴(kuò)大可檢測(cè)出接觸點(diǎn)的操作面的面積。
又，由開(kāi)關(guān)電路交互切換第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)通，獨(dú)立檢測(cè)Y坐標(biāo)位置和X坐標(biāo)位置，因此，檢測(cè)一坐標(biāo)位置時(shí)，不影響另一坐標(biāo)位置檢測(cè)，能高精度檢測(cè)出位置坐標(biāo)。
本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括電極的顯示屏、位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和檢測(cè)電路。此帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，通過(guò)對(duì)電極施加周期性變化的振蕩電壓，使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上形成電場(chǎng)，并根據(jù)位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的電流變化，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
上述帶觸摸傳感器的顯示裝置積極利用一般認(rèn)為是噪聲的感應(yīng)電壓，產(chǎn)生對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。具體而言，通過(guò)對(duì)電極數(shù)據(jù)周期性變化的振蕩電壓，使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜上形成電場(chǎng)。根據(jù)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的電流變化，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
因此，不需要將位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與電極的間隔取大。也不需要在顯示屏與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間設(shè)置屏蔽層。結(jié)果，能提供可薄型化且視差小的帶觸摸傳感器的顯示裝置。再者，為了檢測(cè)接觸位置，不是用對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜專(zhuān)門(mén)施加的電壓，而是用對(duì)電極施加周期性變化的振蕩電壓所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，因而不需要復(fù)雜的電路，不加大耗電。作為這種振蕩電壓，可利用顯示屏為驅(qū)動(dòng)顯示媒體而本身具有的電壓。而且，由于不需要對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜另行施加交流電壓，因而可省電。


圖1是示出實(shí)施形態(tài)1的顯示裝置實(shí)施形態(tài)基本組成的立體圖。
圖2是說(shuō)明靜電容耦合方式觸摸傳感器的工作原理(1維時(shí))的圖。
圖3是示出實(shí)施形態(tài)1中在對(duì)置導(dǎo)電膜的四角形成的電極的俯視圖。
圖4是說(shuō)明靜電容耦合方式觸摸傳感器的工作原理(2維時(shí))的圖。
圖5(a)是示出實(shí)施形態(tài)1中一種實(shí)施狀態(tài)用的有源矩陣襯底的俯視圖，(b)是示出開(kāi)關(guān)電路的組成的圖，(c)是示出對(duì)置導(dǎo)電膜上施加的電壓隨時(shí)間的變化的波形圖。
圖6是實(shí)施形態(tài)1中采用的位置檢測(cè)電路的框圖。
圖7是示出實(shí)施形態(tài)1的變換例中用的對(duì)置導(dǎo)電膜的電極配置例的俯視圖。
圖8是示出對(duì)置導(dǎo)電膜的利用電極配置例的俯視圖。
圖9是示出對(duì)置導(dǎo)電膜的利用組成的俯視圖。
圖10是示出由純矩陣驅(qū)動(dòng)而動(dòng)作的顯示裝置的組成的立體圖。
圖11(a)是示出有機(jī)EL顯示裝置的基本組成的剖面圖，(b)是其立體圖。
圖12是以圖解方式示出實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖13是以圖解方式示出圖12中第1透明導(dǎo)電膜和第2透明導(dǎo)電膜的俯視圖。
圖14是實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器中采用的位置檢測(cè)電路的框圖。
圖15(a)和(b)是示出透明導(dǎo)電膜的變換例的俯視圖。
圖16是具有實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器的顯示裝置的模式圖。
圖17是以圖解方式示出實(shí)施形態(tài)3的帶觸摸傳感器的顯示裝置的組成的圖。
圖18(a)是示出一例顯示屏的透明對(duì)置電極上施加的共用電壓隨時(shí)間的變化的圖，(b)上示出透明對(duì)置電極上施加圖2(a)所示共用電壓時(shí)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓隨時(shí)間的變化的圖，(c)是示出一例對(duì)透明對(duì)置電極施加的共用電壓恒定時(shí)透明對(duì)置電極上施加的電壓隨時(shí)間的變化的圖。
圖19是示出一例檢測(cè)電路的框圖。
圖20是示出消噪聲直流化電路包含的放大電路的圖。
圖21(a)是示出一例消噪聲直流電路從檢波濾除電路收到的信號(hào)隨時(shí)間的變化的圖，(b)是示出一例加給A/D變換器的直流電壓隨時(shí)間的變化的圖。
圖22是以圖解方式示出普通模擬電阻膜方式觸摸傳感器的立體圖。
圖23是以圖解方式示出已有技術(shù)的模擬靜電容方式觸摸傳感器的透明電阻膜的俯視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1～3。以下的說(shuō)明中，說(shuō)明通過(guò)例如用手指和導(dǎo)電筆等接觸操作面對(duì)觸摸傳感器供給輸入點(diǎn)(接觸點(diǎn))的情況，但本發(fā)明的輸入方法不限于此?？赏ㄟ^(guò)用手指和導(dǎo)電筆等接觸操作面，也可借助紅外線(xiàn)、超聲波、電磁感應(yīng)方式等不帶有接觸的裝置，進(jìn)行輸入。
實(shí)施形態(tài)1首先，參照

一種本發(fā)明帶觸摸傳感器的顯示裝置的實(shí)施形態(tài)。圖1以圖解方式示出本發(fā)明的帶觸摸傳感器的顯示裝置用于液晶顯示裝置時(shí)的構(gòu)成。圖中，從下方起，背后照明1、擴(kuò)散片2、第1偏振片3、襯底(第1襯底)4、TFT陣5、液晶層6、透明對(duì)置電極7、濾色片8、對(duì)置襯底(第2襯底)9和第2偏振片10依次疊層。
下面，較具體地說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)1的帶觸摸傳感器的顯示裝置。
在玻璃或塑料等透明絕緣材料形成的襯底4的第1面上形成TFT陣5，并且矩陣狀排列像素電極(圖中未示出)。以有源矩陣方式驅(qū)動(dòng)像素電極，因而本說(shuō)明書(shū)中將襯底4的表面形成TFT陣5等的狀態(tài)的襯底4稱(chēng)為“有源矩陣襯底”。
襯底4上的TFT陣5排列具有非晶硅和多晶硅等半導(dǎo)體薄層的薄膜晶體管(TFT)。實(shí)際的襯底4有擴(kuò)大到顯示區(qū)周邊的外側(cè)的區(qū)域，在該區(qū)形成驅(qū)動(dòng)電路(柵極驅(qū)動(dòng)器或源極驅(qū)動(dòng)器)，用于驅(qū)動(dòng)顯示區(qū)內(nèi)的像素用TFT，給像素電極提供所需數(shù)量的電荷。較佳形態(tài)中，由與構(gòu)成顯示區(qū)內(nèi)的TFT陣的晶體管相同的TFT形成構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的晶體管。這時(shí)，為了提高驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作速度，最好使用以多晶硅膜制作的TFT構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路和TFT陣。為了盡可能提高TFT的動(dòng)作速度，希望盡可能降低多晶硅膜中的載流子橫穿晶界時(shí)覺(jué)察的勢(shì)壘，希望用CGS(連續(xù)晶界硅)膜制作TFT。
構(gòu)成TFT陣的像素用TFT通過(guò)圖中未示出的布線(xiàn)(柵極布線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn))連接驅(qū)動(dòng)電路。在有源矩陣襯底4A上設(shè)置圖中未示出的保護(hù)膜和取向膜，覆蓋TFT陣5。
在與有源矩陣襯底4A對(duì)置的襯底9的液晶層6方的面上濾色片8、透明導(dǎo)電膜(例如ITO膜)形成的透明對(duì)置電極7依次疊層。
由透明對(duì)置電極7和像素電極(未示出)對(duì)設(shè)置在有源矩陣襯底4A與對(duì)置襯底9之間的液晶層6的各部施加所需的電壓。利用此電壓的施加，能使液晶分子變化，以調(diào)制背后照明1發(fā)出的光。
圖1所示的基本組成在已有的液晶顯示板中廣泛采用。本實(shí)施形態(tài)1不僅將圖1的透明對(duì)置電極7用作顯示用的公共電極，而且還將其用作位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜(透明電阻膜)。
如上文所述，以往的液晶顯示板添加位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜時(shí)，不僅顯示質(zhì)量降低，而且液晶顯示用的信號(hào)可能成為對(duì)位置檢測(cè)用信號(hào)的噪聲。為了防止這點(diǎn)，在偏振片10與位置檢測(cè)層之間設(shè)置減小噪聲的絕緣層(屏蔽層)時(shí)，很有可能使顯示質(zhì)量進(jìn)一步降低。然而，本實(shí)施形態(tài)中，時(shí)間上分開(kāi)地交互切換透明對(duì)置電極7用作顯示用公共電極的情況和該電極7用作透明導(dǎo)電膜的情況，因而能解決上述顯示質(zhì)量變差的問(wèn)題。
本實(shí)施形態(tài)用的透明對(duì)置電極7的四角形成位置檢測(cè)用的電極。對(duì)這些電極施加交流電壓，在透明對(duì)置電極7內(nèi)大致均勻地形成梯度小的電場(chǎng)。
用筆或手指接觸偏振片10或其上形成的另一絕緣構(gòu)件的表面時(shí)，透明對(duì)置電極與地(接地面)電容耦合。此耦合電容是指偏振片10與透明對(duì)置電極7之間的電容和人與地面之間存在的電容的總電容。
電容耦合的接觸部分與透明對(duì)置電極7的各電極之間的電阻值正比于接觸部分于各電極之間的距離。因此，通過(guò)透明對(duì)置電極7四角的電極，流通與接觸部分和各電極之間的距離成正比的電流。檢測(cè)出這些電流的大小，就能求出接觸部分的位置坐標(biāo)。
下面，參照?qǐng)D2說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)中采用靜電容耦合方式的位置檢測(cè)方法的基本原理。
圖2中，為了說(shuō)明簡(jiǎn)便，示出夾在電極A和電極B之間的1維電阻。實(shí)施形態(tài)的實(shí)際顯示裝置的2維擴(kuò)展透明對(duì)置電極7發(fā)揮與該1維電阻相同的功能。
電極A和電極B分別連接電流-電壓變換用的電阻r。電極A、B通過(guò)后文說(shuō)明的開(kāi)關(guān)電路連接位置檢測(cè)電路。本實(shí)施形態(tài)中，在有源矩陣襯底4A上形成這些電路。
電極A與地之間和電極B與地之間在位置檢測(cè)模式中施加同相、同電位的電壓(交流e)。這時(shí)，電極A和電極B總處于同電位，因而電極A與電極B之間沒(méi)有流通電流。
假設(shè)用手指等觸摸位置C。這里，手指的接觸位置C到電極A的距離為R1，接觸位置C到電極B的距離為R2，并且R＝R1+R2。這時(shí)，設(shè)人的阻抗為Z，流過(guò)電極A的電流為i1，流過(guò)電極B的電流為i2時(shí)，以下的公式成立。
e＝ri1+R1i1+(i1+i2)Z(式1)e＝ri2+R2i2+(i1+i2)Z(式2)從上述式1和式2可得下面的式3和式4。
i1(r+R1)＝i2(r+R2) (式3)i2＝i1(r+R1)/(r+R2) (式4)將式4代入式1，則可得下面的式5。
e＝ri1+R1i1+(i1+i1(r+R1)/(r+R2))Z＝i1(R(Z+r)+R1R2+2Zr+r2)/(r+R2) (式5)從上述式5可得下面的式6。
i1＝e(r+R2)/(R(Z+r)+R1R2+2Zr+r2)(式6)同樣，可得式7。
i2＝e(r+R1)/(R(Z+r)+R1R2+2Zr+r2)(式7)這里，用總電阻R表示R1、R2的比，則可得式8。
R1/R＝(2r/R+1)i2/(i1+i2)-r/R (式8)r和R為已知，因而利用測(cè)量求出流過(guò)電極A的電流i1和流過(guò)電極B的電流i2，則能根據(jù)式8決定R1/R。R1/R不依賴(lài)于包含用手指接觸的人的阻抗Z。因此，與阻抗Z為零、無(wú)限大無(wú)關(guān)，式8總成立，可忽略人、材料的變化和狀態(tài)。
下面，參照?qǐng)D3和圖4說(shuō)明將上述1維的情況下的關(guān)系式擴(kuò)大到2維時(shí)的情況。這里，如圖3所示，在透明對(duì)置電極7的四角形成4個(gè)電極A、B、C、D。這些電極A～D通過(guò)有源矩陣襯底上的開(kāi)關(guān)電路連接位置檢測(cè)電路。
參考圖4。如圖4所示，對(duì)透明對(duì)置電極7的四角的電極施加同相、同電位的交流電壓，并且因手指等的接觸而流過(guò)透明對(duì)置電極7四角的電流分別為i1、i2、i3和i4。這時(shí)，利用與上述計(jì)算相同的計(jì)算，可得下面的公式。
X＝k1+k2·(i2+i3)/(i1+i2+i3+i4)(式9)Y＝k1+k2·(i1+i2)/(i1+i2+i3+i4)(式10)這里，X是透明對(duì)置電極7上的接觸位置的X坐標(biāo)，Y是透明對(duì)置電極7上的接觸位置的Y坐標(biāo)。k1是偏置，k2是倍率，k1和k2是不依賴(lài)于人的阻抗的常數(shù)。
根據(jù)上述式9和式10，可從流過(guò)4個(gè)電極的電流i1～i4決定接觸位置。
上述的例子中，通過(guò)在透明對(duì)置電極7的四角配置電極，測(cè)量流過(guò)各電極的電流，檢測(cè)出具有2維擴(kuò)展的面上的接觸位置，但透明對(duì)置電極2的電極數(shù)不限于4個(gè)。2維位置檢測(cè)所需的最少電極數(shù)為3個(gè)，但電極數(shù)量增加到5個(gè)以上，可提高位置檢測(cè)的精度。后文詳細(xì)說(shuō)明電極數(shù)量與位置檢測(cè)精度的關(guān)系。
按照上述原理，為了決定接觸位置的坐標(biāo)，需要測(cè)量流過(guò)透明對(duì)置電極7中設(shè)置的多個(gè)電極的電流值。透明對(duì)置電極7還需要對(duì)液晶層6施加顯示模式中顯示所需的規(guī)定電壓。
因此，本實(shí)施形態(tài)如圖5(a)所示，形成TFT陣的有源矩陣襯底4A上與驅(qū)動(dòng)電路一起，配置開(kāi)關(guān)電路。在對(duì)置襯底(未示出)上形成透明對(duì)置電極7和電極A～D，但有源矩陣襯底4A上設(shè)置連接電極A～D的導(dǎo)電構(gòu)件(圖中用A～D表示)。這些導(dǎo)電構(gòu)件電連接對(duì)置襯底上的電極A～D。進(jìn)行此連接，與已有顯示裝置中，在對(duì)置襯底上的透明對(duì)置電極7和有源矩陣襯底4A上的顯示電路之間進(jìn)行的連接相同。
圖5(b)是示出開(kāi)關(guān)電路組成例的電路圖。端子50上施加控制開(kāi)關(guān)電路切換的信號(hào)。由圖中未示出的控制電路產(chǎn)生此控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)為“高”電平時(shí)，開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的第1晶體管51為導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管52為非導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，電極A～D電連接液晶顯示電路的公共電極(COM)，接受施加顯示所需的電壓。
另一方面，控制信號(hào)從“高”電平轉(zhuǎn)移到“低”電平時(shí)，開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的晶體管51變化到非導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管52為導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)果，電極A、B、C和D分別電連接位置檢測(cè)電路的端子A’、B’、C’和D’。然后，執(zhí)行上述電流i1～i4的測(cè)量和位置坐標(biāo)的決定。
圖5(c)示出透明對(duì)置電極7的電位隨時(shí)間的變化。縱軸表示透明對(duì)置電極7的電位，橫軸表示時(shí)間。由開(kāi)關(guān)電路周期性交互切換位置檢測(cè)模(周期T1)和顯示模式(周期T2)。顯示模式中，透明對(duì)置電極7的四角全部電短路，給透明對(duì)置電極7提供驅(qū)動(dòng)液晶所需的電位(公共電壓COM)。另一方面，位置檢測(cè)模式中，由晶體管和二極管等構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路使透明對(duì)置電極7的四角的電極A～D連接位置檢測(cè)電路。
根據(jù)常規(guī)液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)，最好將位置檢測(cè)模式的周期T1設(shè)定為0.2微秒以上。由于以(T1+T2)的取樣周期進(jìn)行位置檢測(cè)，周期(T1+T2)如果過(guò)長(zhǎng)，則在顯示面上快速移動(dòng)手指和筆的接觸位置時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)隨移動(dòng)連續(xù)檢測(cè)的位置坐標(biāo)的間隔大的問(wèn)題。為了避免這種問(wèn)題，最好將T1+T2設(shè)定為17微秒以下。
位置檢測(cè)模式中，將對(duì)透明對(duì)置電極7時(shí)間交流電壓的周期設(shè)定為例如30～200kHz的范圍，電壓的振幅設(shè)定為例如2～3V的范圍。此交流電壓上也可加1～2V的直流偏置電壓。顯示用的公共電壓也可不固定為恒定值，例如可使每一顯示場(chǎng)極性翻轉(zhuǎn)。
雖然圖5(a)中沒(méi)有記載，與構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電路的晶體管相同，構(gòu)成位置檢測(cè)電路的晶體管也最好在有源矩陣襯底4A上形成。這是由于在同一襯底上集成各電路，則不容易產(chǎn)生信號(hào)延時(shí)造成的信號(hào)波形失真，不容易因開(kāi)關(guān)動(dòng)作而使顯示質(zhì)量下降。
下面。參照?qǐng)D6說(shuō)明位置檢測(cè)電路50的組成。
圖中所示的位置檢測(cè)電路50具有4個(gè)電流變化檢測(cè)電路61。電流變化檢測(cè)電路61在位置檢測(cè)模式中，測(cè)量透明對(duì)置電極的電極A～D各自與地之間流通的電流。觸摸傳感器交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路65對(duì)各電極A～D施加交流電壓。因此，由手指等的接觸而流過(guò)電極A～D的電流具有交流分量。電流變化檢測(cè)電路61的輸出借助模擬信號(hào)處理電路62，接受放大和帶通濾波。模擬信號(hào)處理電路62的示出由檢波濾除電路63加以檢波后，又輸入到消噪聲直流電路64。消噪聲直流電路64使檢波濾除電路63的輸出成為直流，并產(chǎn)生具有與流過(guò)各電極A～D的電流成正比的值的信號(hào)。
從所述消噪聲直流電路64收到上述信號(hào)的模擬多路開(kāi)關(guān)選擇器66對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行切換后，將電極A～D的輸出按其順序發(fā)送到A/D變換器67。A/D保護(hù)區(qū)67將數(shù)字化的信號(hào)(數(shù)據(jù))發(fā)送到處理裝置68。
處理裝置68裝在例如具有圖1的顯示裝置的便攜型信息終端(PDA)、ATM、售票機(jī)或各種計(jì)算機(jī)內(nèi)部，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。
檢測(cè)電路50產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)不限于上述的例子。檢測(cè)電路50也可例如用上述數(shù)字化的直流電壓值求出XY坐標(biāo)，將其作為位置數(shù)據(jù)輸出。
以上的位置檢測(cè)電路隨所含各種電流中，不必全部形成在有源矩陣襯底上，但最好在有源矩陣襯底上至少形成包含晶體管51、52的圖5(b)的電路和其它TFT陣。
本實(shí)施形態(tài)的帶觸摸傳感器的顯示裝置中，作為顯示裝置組成部件的透明對(duì)置電極兼作透明導(dǎo)電膜，因而不必另行準(zhǔn)備在玻璃等襯底上設(shè)置位置檢測(cè)用的透明導(dǎo)電膜觸摸傳感器，并且將該傳感器疊裝在顯示屏的圖像顯示面上。因此，解決以往的觸摸傳感器襯底部分透射率、反射率等顯示質(zhì)量劣化的問(wèn)題。
但是，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，由于位置檢測(cè)中使用位于2片襯底4、9的內(nèi)側(cè)區(qū)域的電極，手指和筆的接觸位置與導(dǎo)電膜之間的距離容易比以往情況下的距離長(zhǎng)。此距離變長(zhǎng)，則存在位置檢測(cè)靈敏度降低的傾向。為了避免這種靈敏度降低，最好減小對(duì)置襯底9的厚度。對(duì)置襯底9的較佳厚度為0.4～0.7mm。
本實(shí)施形態(tài)的顯示裝置中，設(shè)置位置檢測(cè)用電極的位置不限于透明對(duì)置電極的四角。如圖7所示，可在電極A和B的中間、電極C和D的中間設(shè)置其它電極E、F、G和H。這樣設(shè)置多個(gè)電極時(shí)，例如用3個(gè)電極A、B和F進(jìn)行位置檢測(cè)后，立即用電極C、D和E進(jìn)行位置檢測(cè)，從而可提高位置檢測(cè)的精度。
又，如圖8所示，最好在四角的電極之間設(shè)置多個(gè)劃分電極O1～Onx、P1～Pnx、Q1～Qny以及S1～Sny(nx和ny都是2以上的自然數(shù))。位于電極A、B之間的劃分電極O1～Onx包含的電極Oj(其中1≤j≤nx)與位于電極C、D之間的劃分電極P1～Pnx包含的電極Pj對(duì)應(yīng)。然后，使j從1到nx依次進(jìn)行掃描，同時(shí)測(cè)量分別流過(guò)對(duì)應(yīng)的電極Oj和電極Pj的電流。這樣，就能高精度決定接觸位置的坐標(biāo)。透明對(duì)置電極7的一邊形成的電極數(shù)能設(shè)定為例如4～10個(gè)。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)采用的靜電容耦合方式，由流過(guò)透明對(duì)置電極四角的電極的電流大小計(jì)算的接觸位置與實(shí)際接觸位置之間有時(shí)產(chǎn)生些許偏差。然而，做成掃描多個(gè)部位設(shè)置的多個(gè)電極，并測(cè)量流過(guò)各電極的電流值，則能實(shí)現(xiàn)精度非常高的檢測(cè)。
這樣增加電極的數(shù)量時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路、位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)電路相互連接的復(fù)雜度按幾何級(jí)數(shù)增加。然而，將開(kāi)關(guān)元件、位置檢測(cè)電路與驅(qū)動(dòng)電路制入到同一襯底上，則也可不設(shè)置多個(gè)連接端子，并且用長(zhǎng)布線(xiàn)使各電路相互連接。因而，能防止信號(hào)延時(shí)造成的圖像質(zhì)量變差。
以上說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)中，由1片透明導(dǎo)電膜構(gòu)成透明對(duì)置電極7。然而，本實(shí)施形態(tài)的透明對(duì)置電極7不限于這樣由1片連續(xù)的膜組成。例如。如圖9所示，也可就透明對(duì)置電極7劃分成多個(gè)部分71～7N。這時(shí)，劃分部分71～7N分別形成一對(duì)電極。采用這樣的結(jié)構(gòu)，則圖2中能得到1維電阻配置多個(gè)的狀態(tài)。這種情況下，根據(jù)流過(guò)各劃分部分設(shè)置的一對(duì)電極的電路大小決定有關(guān)Y坐標(biāo)的位置檢測(cè)。另一方面，X坐標(biāo)的位置檢測(cè)，則通過(guò)檢測(cè)哪個(gè)劃分部分的電路發(fā)生變化進(jìn)行決定。圖9的例子中，透明對(duì)置電極7的劃分部分71～7N的總數(shù)(N)越增多，X坐標(biāo)的位置分辨率越提高。沿X方向的各劃分部分的的規(guī)模為例如63.5～254微米，較佳N值的范圍在例如PDA等的顯示點(diǎn)數(shù)中為240～480。
本實(shí)施形態(tài)用于具有有源矩陣襯底的顯示裝置，發(fā)揮顯著的效果，但本實(shí)施形態(tài)不限于此。本實(shí)施形態(tài)也能用于例如純矩陣驅(qū)動(dòng)的顯示裝置。
圖10以圖解方式示出由純矩陣驅(qū)動(dòng)而動(dòng)作的顯示裝置的組成。此顯示裝置由背面貼有偏振片與相位差片90的第1襯底91和背面貼有偏振片與相位差片96的第2襯底95夾入液晶層。
第1襯底91的液晶層側(cè)的面上排列往X軸方向延伸的帶狀掃描電極92。第2襯底95的液晶側(cè)的面上形成濾色鏡部94，進(jìn)而在該部上排列沿Y軸方向延伸的帶狀掃描電極93。電極92和電極93處于相互交叉的配置關(guān)系，這些電極上堆積取向膜(未示出)。
圖10的顯示裝置中，通過(guò)對(duì)透明導(dǎo)電膜制作圖案形成掃描電極92或數(shù)據(jù)電極93。位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜兼作掃描電極92或數(shù)據(jù)電極93。用由與上述開(kāi)關(guān)電路相同的電路切換的驅(qū)動(dòng)電路/位置檢測(cè)電路控制掃描電極92或數(shù)據(jù)電極93上施加的電壓。
本實(shí)施形態(tài)也能用于液晶顯示裝置以外的裝置，例如有機(jī)EL裝置。圖11(a)和(b)示出有機(jī)EL裝置的組成例。此顯示裝置在玻璃襯底100上將透明度機(jī)101、液晶正孔輸送層102、液晶EL層103和金屬電極104依次疊層。透明電極101和金屬電極104都排列成帶狀，但透明電極101和金屬電極104配置成交叉。液晶EL層103中產(chǎn)生的光通過(guò)玻璃襯底100往下方出射。
本實(shí)施形態(tài)中，在玻璃襯底100的背面?zhèn)?顯示裝置的正面?zhèn)?進(jìn)行手指和筆等的接觸。位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜劃分成帶狀，即透明電極101也用作位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜。
用由與上述開(kāi)關(guān)電路相同的電路切換的驅(qū)動(dòng)電路/位置檢測(cè)電路控制透明電極101上施加的電壓。
如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)實(shí)施形態(tài)1的帶觸摸傳感器的顯示裝置，能抑制顯示屏光透射率的減小，防止顯示質(zhì)量變差。而且，能抑制裝置總厚度和重量的增大。
實(shí)施形態(tài)2下面，參照?qǐng)D12和圖13說(shuō)明一種本發(fā)明的觸摸傳感器的實(shí)施形態(tài)。
實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器37利用靜電容耦合方式檢測(cè)2維(即X方向和Y方向)擴(kuò)展的操作面內(nèi)的外部輸入點(diǎn)。以下的說(shuō)明中，說(shuō)明通過(guò)例如用手指和導(dǎo)電筆等接觸操作面供給輸入點(diǎn)的情況。圖12是以圖解方式示出觸摸傳感器37的結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖12所示，觸摸傳感器37具有2片位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜(透明電阻膜)(即配置成平行于操作面的第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和配置成與第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32對(duì)置的第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34)、設(shè)置在這些位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34之間的介質(zhì)層33和開(kāi)關(guān)電路(未示出)。由絕緣材料形成介質(zhì)層33。
根據(jù)需要，在第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32中設(shè)置介質(zhì)層33的面相反側(cè)的主面設(shè)置玻璃31。這樣設(shè)置玻璃31的情況下，能防止手指和導(dǎo)電筆直接接觸觸摸傳感器37的操作面時(shí)，損傷觸摸傳感器37，又能使反射率減小。圖12的觸摸傳感器37中，玻璃31的主面是操作面，通過(guò)例如手指和筆等接觸此操作面，對(duì)觸摸傳感器37供給接觸點(diǎn)。
如圖13所示，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34分別具有檢測(cè)接觸點(diǎn)的坐標(biāo)一對(duì)導(dǎo)電部(導(dǎo)電膜圖案)。此導(dǎo)電部作為對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜施加規(guī)定電壓一對(duì)電極起作用。通過(guò)例如對(duì)金屬膜制作圖案，形成此導(dǎo)電部。
第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32上設(shè)置的導(dǎo)電部是檢測(cè)接觸點(diǎn)的Y坐標(biāo)用的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35。此Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35在第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32上的Y方向設(shè)置隔開(kāi)的2個(gè)區(qū)。另一方面，第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34上設(shè)置的導(dǎo)電部是檢測(cè)接觸點(diǎn)的X坐標(biāo)用的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36。此X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36在第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34上的X方向設(shè)置隔開(kāi)的2個(gè)區(qū)。
本說(shuō)明書(shū)中的“X方向”和“Y方向”不必是按嚴(yán)格意義的直線(xiàn)規(guī)定的方向。觸摸傳感器和顯示屏由柔性材料構(gòu)成時(shí)，操作面可彎曲。即使操作面實(shí)際上處于曲面狀態(tài)，而不是平面的情況下，操作面上的位置也能用2個(gè)坐標(biāo)X、Y表示。
如圖13所示，Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36具有與通常模擬電阻膜方式的觸摸傳感器的導(dǎo)電部19相同的單純圖案。此導(dǎo)電部35、36的圖案與圖23所示的已有模擬靜電容耦合方式的觸摸傳感器的導(dǎo)電部19相比，其組成單純。
這樣，本實(shí)施形態(tài)的觸摸傳感器37具有2片遏制檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34，Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36分別設(shè)置在不同的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34上，并且Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36都具有單純的導(dǎo)電圖案，這種Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36連接開(kāi)關(guān)電路(未示出)。利用開(kāi)關(guān)電路的切換，選擇性地對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36的某一方施加交流電壓。Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36分別電連接第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34，因而利用此開(kāi)關(guān)電路的切換，使第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34的某一方電導(dǎo)通，在該位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜大致均勻地形成電場(chǎng)。
下面說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的觸摸傳感器37的位置檢測(cè)方法。
例如有選擇地對(duì)對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36中的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35施加電壓時(shí)，導(dǎo)電筆和手指接觸玻璃31的表面，則第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32與地(接地面)電容耦合。這時(shí)，不對(duì)X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36施加電壓。
該電容是指玻璃31與第1位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜32之間的電容和人與地面之間存在的電容總和的電容。電容耦合的接觸部分與第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35之間的電阻值正比于接觸部分于Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35之間的距離。因此，Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35流通與接觸部分和Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35之間的距離成正比的電流。檢測(cè)出此電流的大小，就能求出接觸點(diǎn)的Y方向的坐標(biāo)。
求接觸點(diǎn)的X方向的坐標(biāo)，則利用開(kāi)關(guān)電路的切換有選擇地對(duì)X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36施加電壓。這時(shí)，不對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35施加電壓。因此，第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34與地(接地面)電容耦合。
該電容是指玻璃31與第2位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜34之間的電容和人與地面之間存在的電容的總電容。X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36流通與接觸部分和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36之間的距離成正比的電流，因而檢測(cè)出此電流的大小，就能求出接觸點(diǎn)的X方向的坐標(biāo)。以上那樣進(jìn)行后，求出接觸點(diǎn)的X方向和Y方向的坐標(biāo)。
上述坐標(biāo)檢測(cè)方法獨(dú)立檢測(cè)接觸點(diǎn)的Y坐標(biāo)和X坐標(biāo)，因而與同時(shí)檢測(cè)X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的已有方法相比，可認(rèn)為檢測(cè)費(fèi)時(shí)。然而，能用幾毫秒進(jìn)行一個(gè)坐標(biāo)的檢測(cè)，因而檢測(cè)出Y坐標(biāo)和X坐標(biāo)需要的時(shí)間與人觸摸動(dòng)作相比，足夠短，沒(méi)有問(wèn)題。
開(kāi)關(guān)電路的連接切換頻率為幾百kHz。因此，即使操作面上移動(dòng)接觸點(diǎn)時(shí)，也能大致實(shí)時(shí)檢測(cè)出正在移動(dòng)的接觸點(diǎn)的位置，使該位置大致連續(xù)。再者，例如使檢測(cè)出的位置相比存入存儲(chǔ)器，則可將觸摸傳感器37用作手寫(xiě)輸入裝置。
本實(shí)施形態(tài)2中采用的靜電容耦合方式的位置檢測(cè)方法的基本原理與實(shí)施形態(tài)1中參照?qǐng)D2在上文說(shuō)明的相同，因而這里省略詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器37中，具有2維擴(kuò)展的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32或35發(fā)揮與圖2的1維電阻相同的功能。具有用的導(dǎo)電部的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35的各導(dǎo)電部發(fā)揮與電極A和電極B相同的功能，而且具有用的導(dǎo)電部的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36的各導(dǎo)電部發(fā)揮與電極A和電極B相同的功能。電極A和電極B分別連接電流-電壓變換用的電阻。電極A、B連接后文說(shuō)明的位置檢測(cè)電路。
電極A與地之間和電極B與地之間施加同相、同電位的電壓(交流e)。這時(shí)，電極A和電極B總處于同電位，因而電極A與電極B之間不流通電流。
設(shè)接觸位置C到電極A的電阻為R1，接觸位置C到電極B的電阻為R2，并且R1+R2＝R時(shí)，可利用實(shí)施形態(tài)1所示的(式1)～(式8)決定R1/R。
本實(shí)施形態(tài)的觸摸傳感器37中，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34應(yīng)用上述原理。在開(kāi)關(guān)電路有選擇地對(duì)第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32施加電壓時(shí)，根據(jù)第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32的一對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35各自流通的電流的測(cè)量值，檢測(cè)出Y坐標(biāo)的位置(R1/R)。又，在開(kāi)關(guān)電路有選擇地對(duì)第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34施加電壓時(shí)，根據(jù)第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34的一對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36各自流通的電流的測(cè)量值，檢測(cè)出X坐標(biāo)的位置(R1/R)。結(jié)果，能決定接觸點(diǎn)的坐標(biāo)(X、Y坐標(biāo))。
至此，如上文所說(shuō)明，本實(shí)施形態(tài)的觸摸傳感器37具有2片位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34，并且各位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜分別設(shè)置Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電膜36。因此，與只有1片位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜，并且在該1片位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜設(shè)置檢測(cè)Y軸和X軸方向的位置用的導(dǎo)電部的已有觸摸傳感器相比，能使坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的圖案單純。利用這點(diǎn)，能在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電部上減小形成坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的區(qū)域，因而能擴(kuò)大可檢測(cè)接觸點(diǎn)的操作面的面積。
又，利用開(kāi)關(guān)電路交互切換第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32的電導(dǎo)通和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34的電導(dǎo)通，獨(dú)立檢測(cè)Y坐標(biāo)的位置和X坐標(biāo)的位置。因此，檢測(cè)一個(gè)坐標(biāo)位置時(shí)，另一個(gè)坐標(biāo)位置的檢測(cè)不受影響，可高精度檢測(cè)位置坐標(biāo)。
觸摸傳感器37中，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34最好由面內(nèi)具有均勻低電阻的材料形成，例如由銦錫氧化物(ITO)形成。介質(zhì)層33例如由厚100微米左右的二甲酯(PET)形成。由于PET和IOT具有相同程度的折射率，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32與介質(zhì)層33的界面或第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34與介質(zhì)層33的界面上不發(fā)生反射，能抑制觸摸傳感器37的透射率下降。又由于介質(zhì)層33具有上述厚度，能使第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34之間可靠絕緣。介質(zhì)層33的材料除用PET外，還可用具有與PET程度相同的折射率的玻璃和其它透明絕緣物。介質(zhì)層33的厚度根據(jù)使用的材料適當(dāng)決定。
如參照?qǐng)D22所作說(shuō)明那樣，模擬電阻膜方式的觸摸傳感器需要在2片透明電阻膜12、14之間設(shè)置空氣層13，由于透明電阻膜12、14與空氣層13的反射率不同，存在折射率降低的問(wèn)題。與此相反，本實(shí)施形態(tài)的模擬靜電容方式的觸摸傳感器37能在介質(zhì)層33使用PET那樣的具有與ITO程度相同的折射率的材料，因而與模擬電阻膜方式的觸摸傳感器相比，能抑制透射率下降。
上述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34或介質(zhì)層33的材料與通常模擬電阻膜方式的觸摸錯(cuò)覺(jué)光纖使用的材料相同。又，參照?qǐng)D13所作說(shuō)明那樣，觸摸傳感器37的坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35、36的圖案與通常模擬電阻膜方式的觸摸傳感器的導(dǎo)電部的圖案相同。因此，制造觸摸傳感器37時(shí)，可用現(xiàn)有的模擬電阻膜方式觸摸傳感器的制造裝置和材料，能抑制制造成本升高。
下面，參照?qǐng)D14說(shuō)明一例觸摸傳感器37中設(shè)置的位置檢測(cè)電路50的組成。圖14中示出電路61～64各2個(gè)，但這些電路的數(shù)量不限于圖中所示的。例如，如圖13所示，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜34分別形成Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36各2個(gè)時(shí)，由于對(duì)1個(gè)導(dǎo)電部設(shè)置1組電路61～64，位置檢測(cè)電路50具有4組電路61～64。
圖14所示的位置檢測(cè)電路50具有電流變化檢測(cè)電路61。電流變化檢測(cè)電路61測(cè)量第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35與地之間流通的電流和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36與地之間流通的電流。利用開(kāi)關(guān)電路69的切換，交互切換Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35與觸摸傳感器交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路65的電導(dǎo)通和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36與觸摸傳感器交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路65的電導(dǎo)通。于是，觸摸傳感器交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路65對(duì)Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35和X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36中受到選擇的一方施加交流電壓。因此，由手指等的接觸而流過(guò)各導(dǎo)電部35、36的電流具有交流分量。
電流變化檢測(cè)電路61的示出由模擬信號(hào)處理電路62給予放大和帶通濾波處理后，進(jìn)一步輸入到消噪聲直流化電路64。消噪聲直流化電路64使檢波濾除電路63的示出成為直流，并產(chǎn)生具有與流過(guò)各導(dǎo)電部的電流成正比的值的信號(hào)。
從消噪聲直流化電路64收到上述信號(hào)的模擬多路開(kāi)關(guān)選擇器66進(jìn)行上述信號(hào)的切換后，將導(dǎo)電部35、36的輸出發(fā)送到A/D變換器67。A/D變換器67將數(shù)字化的信號(hào)(數(shù)據(jù))發(fā)送給處理裝置68。
處理裝置68例如裝在具有后文參照?qǐng)D16說(shuō)明的顯示裝置的便攜型信息這點(diǎn)(PDA)、ATM、售票機(jī)或各種計(jì)算機(jī)內(nèi)，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。
檢測(cè)電路50產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)不限于上述的例子。檢測(cè)電路50也可例如用上述數(shù)字化的直流電壓值求出XY坐標(biāo)，將其作為位置數(shù)據(jù)輸出。
以上說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)中，第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32包括一對(duì)導(dǎo)電部的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35，第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34包括一對(duì)導(dǎo)電部的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36。然而，本實(shí)施形態(tài)的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34中手指的導(dǎo)電部35、36的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，如圖15所示，Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35也可具有在Y方向隔開(kāi)的3個(gè)以上的多個(gè)導(dǎo)電部351～35N。同樣，X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部36也可具有在X方向隔開(kāi)的3個(gè)以上的多個(gè)導(dǎo)電部361～36N。
這時(shí)，導(dǎo)電部35、36的圖案比圖13所示的圖案復(fù)雜，但由于導(dǎo)電部的數(shù)量多，能更正確地檢測(cè)出接觸點(diǎn)的位置。如上文所述，增加導(dǎo)電部的數(shù)量時(shí)，最好用透明材料形成顯示區(qū)內(nèi)配置的導(dǎo)電部。
如以上所說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器，即使將觸摸傳感器具有的導(dǎo)電圖案做得比已有靜電容型觸摸傳感器劇院的導(dǎo)電圖案單純，也能進(jìn)行高精度的位置檢測(cè)。
上述實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器37通常配置在顯示屏中使用。圖16是具有觸摸傳感器37的顯示裝置30的模式圖。顯示裝置30做成在顯示屏20的顯示面配置觸摸傳感器37。
顯示屏20包括含矩陣狀排列的多個(gè)像素電極的有源矩陣襯底22、與該有源矩陣襯底22對(duì)置的透明對(duì)置襯底24和設(shè)置在這些襯底之間的顯示媒體層26。透明對(duì)置電極24具有設(shè)置成與像素電極對(duì)置的透明電極。顯示屏20可以是例如液晶顯示板或有機(jī)EL元件。顯示屏20是液晶顯示板時(shí)，顯示媒體層26是液晶層，是有機(jī)EL元件時(shí)，顯示媒體層26是有機(jī)EL層。
顯示裝置30也可將觸摸傳感器37的第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32或第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34作為顯示屏20的上述透明電極使用。利用這點(diǎn)，能省略1片透明導(dǎo)電膜，因而能抑制透射率下降。下面，說(shuō)明例如將第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34用作顯示屏20的透明對(duì)置電極的帶觸摸傳感器的顯示裝置。
此帶觸摸傳感器的顯示裝置具有配置成以顯示媒體層為中介與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34對(duì)置的有源矩陣襯底22。上述帶觸摸傳感器的顯示裝置還包括在不對(duì)第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34施加規(guī)定電壓(即位置檢測(cè)用的電壓，通常是周期性變化的振蕩電壓)的周期供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)第2位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜34中多個(gè)部位流通的電流的第2電路和使第1電路中第2電路中的某一方與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34電導(dǎo)通的再一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
此帶觸摸傳感器的顯示裝置使第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34也用作透明電極，除對(duì)第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34中受選擇的一方施加位置檢測(cè)用的規(guī)定電壓的開(kāi)關(guān)電路外，還包括使第1電路和第2電路中的某一方與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34電導(dǎo)通的再一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
通過(guò)用該再一個(gè)開(kāi)關(guān)電路使第1電路和第2電路中的某一方與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34電導(dǎo)通，以時(shí)分方式利用第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34，進(jìn)行接觸位置的檢測(cè)和顯示電壓的施加。因此，觸摸傳感器的背面方不需要另行設(shè)置透明電極，從而可抑制帶觸摸傳感器的顯示裝置的透射率下降。還能實(shí)現(xiàn)帶觸摸傳感器大顯示裝置的小型化和重量減輕。
例如，如圖16所示，在液晶板等顯示屏20的正面(觀(guān)察者方)配置實(shí)施形態(tài)2的觸摸傳感器37時(shí)，觸摸傳感器37遭受來(lái)自顯示屏20的噪聲，觸摸傳感器37的位置檢測(cè)精度可能降低。例子顯示屏20的噪聲包含起因于例如顯示屏20具有的對(duì)置電極上施加的公共電壓，而在觸摸傳感器37具有的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。
為了去除該噪聲，實(shí)施形態(tài)2的帶觸摸傳感器的顯示裝置從檢測(cè)接觸位置用的檢測(cè)電路50中檢測(cè)出的信號(hào)減去感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)后，運(yùn)算接觸位置。
如實(shí)施形態(tài)2那樣，在顯示屏20配置靜電容耦合方式的觸摸傳感器37時(shí)，在觸摸傳感器37具有的位置檢測(cè)以透明導(dǎo)電膜32、34與顯示屏20之間配置屏蔽層(未示出)，利用此屏蔽層抑制觸摸傳感器37因來(lái)自顯示屏20的噪聲而受到壞影響。再者，將觸摸傳感器37的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34配置得充分遠(yuǎn)離顯示屏20，由此也抑制來(lái)自顯示屏20的噪聲的影響。
然而，在觸摸傳感器37與顯示屏20之間設(shè)置屏蔽層時(shí)和使觸摸傳感器37的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜配置得充分遠(yuǎn)離顯示屏20時(shí)，存在視差變大的問(wèn)題。雖然該屏蔽層存在于顯示屏20的顯示面至觀(guān)察者的空間，但有時(shí)透射率降低。而且，還存在設(shè)置觸摸傳感器37的顯示裝置體積大，難以薄型化的問(wèn)題。
因此，下面說(shuō)明一種帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，可解決上述問(wèn)題，并且視差小，又能小型化。
實(shí)施形態(tài)3首先，參照?qǐng)D17說(shuō)明一種本發(fā)明的帶觸摸傳感器的顯示裝置的實(shí)施形態(tài)。
圖17以圖解方式示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的帶觸摸傳感器的顯示裝置53的組成。
帶觸摸傳感器的顯示裝置53具有顯示屏49、位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47和檢測(cè)電路(圖17中未示出)。
顯示屏49至少具有形成媒體層44、配置在顯示媒體層44的觀(guān)察者方而且用于驅(qū)動(dòng)顯示媒體層44的透明對(duì)置電極45和配置在透明對(duì)置電極45的觀(guān)察者方的絕緣層(介質(zhì)層)46。位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47配置成以該顯示屏49具有的絕緣層46為中介與透明對(duì)置電極45對(duì)置。檢測(cè)電路檢測(cè)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47中多個(gè)部位流通的電流變化。
帶觸摸傳感器的顯示裝置53，其主要特征為通過(guò)在透明對(duì)置電極45施加周期性變化的振蕩電壓，使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上形成電場(chǎng)，并且根據(jù)由位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的電流變化，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
一般地、帶觸摸傳感器的顯示裝置中，因透明對(duì)置電極施加公共電壓而在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，一般認(rèn)為對(duì)觸摸傳感器是噪聲。因此，為了抑制位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，將位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與透明對(duì)置電極的間隔取得足夠大?；蛘撸谖恢脵z測(cè)用透明導(dǎo)電膜與透明對(duì)置電極之間配置屏蔽層。或者，如上文所述，從檢測(cè)接觸位置用的檢測(cè)電路中檢測(cè)出的信號(hào)減去上述感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)后，運(yùn)算接觸位置。
與此相反，本實(shí)施形態(tài)3的帶觸摸傳感器的顯示裝置53積極利用一般認(rèn)為是噪聲的感應(yīng)電壓，產(chǎn)生對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。因此，不必將位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47與透明對(duì)置電極45的間隔取大。也不必在顯示屏49與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間設(shè)置屏蔽層。因而，能提供可薄型化且視差小的帶觸摸傳感器的顯示裝置。
為了檢測(cè)接觸位置，不是用專(zhuān)門(mén)對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47施加的電壓，而是利用對(duì)透明對(duì)置電極45施加的周期性變化的振蕩電壓所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。因此，不需要復(fù)雜的電路，不會(huì)增加耗電。作為這種振蕩電壓，可利用為驅(qū)動(dòng)顯示媒體層而顯示屏本來(lái)就有的電壓。而且，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47不必另行施加交流電壓。
下面，參照?qǐng)D17說(shuō)明帶觸摸傳感器的顯示裝置53的具體例。以下的說(shuō)明中，示出顯示屏49用液晶板時(shí)的例子。
顯示屏49用液晶板時(shí)，例如，如圖17所示，顯示屏49除具有絕緣層46、透明對(duì)置電極45和含液晶材料的顯示媒體層44外，還包括配置成隔著顯示媒體層44與透明對(duì)置電極45對(duì)置的有源矩陣襯底48和第1偏振片41。有源矩陣襯底48在玻璃等透明材料形成的襯底42的主面形成TFT陣43，并且矩陣狀排列像素電極(圖中未示出)。
絕緣層46例如是玻璃襯底或塑料襯底等的對(duì)置襯底，而且根據(jù)需要，也可具有濾色鏡和第2偏振片。上述濾色鏡和第2偏振片可配置在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的觀(guān)察者方。絕緣層46的較佳厚度只要能使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電壓的程度即可。
具體的絕緣層46的較佳厚度取決于絕緣層包含的材料的介電常數(shù)。后文將說(shuō)明，為了在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電壓，位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜47與透明對(duì)置電極45和它們之間的絕緣層形成的電容的值最好是200pF以上。因此，例如3.7型液晶板的絕緣層采用玻璃襯底時(shí)，玻璃襯底的厚度最好設(shè)定下0mm以上、1.1mm以下的范圍?，F(xiàn)狀下，采用0.4mm以上的玻璃襯底。液晶板的尺寸大于3.7型時(shí)，即使玻璃襯底的厚度電壓1.1mm，也能使電容的值為200pF以上。
可在顯示裝置53的最靠近觀(guān)察者方的表面形成保護(hù)層。
液晶板一般接受交流驅(qū)動(dòng)，其原因是液晶層上施加直流電壓時(shí)，液晶層的壽命短等。因此，作為公共電壓，對(duì)透明對(duì)置電極45施加正、負(fù)極性周期性翻轉(zhuǎn)的電壓。
圖18(a)是示出一例顯示屏49的透明對(duì)置電極45上施加的公共電壓隨時(shí)間的變化的圖?？v軸表示透明對(duì)置電極45的電位，橫軸表示時(shí)間。這里示出行翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的例子，但本發(fā)明不限于此。
如圖18(a)所示，公共電壓每一水平掃描周期翻轉(zhuǎn)正、負(fù)極性，而且正極性的電壓絕對(duì)值等于負(fù)極性的電壓絕對(duì)值。帶觸摸傳感器的顯示裝置53中，該公共電壓為使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的振蕩電壓。
圖18(b)示出透明對(duì)置電極45上施加圖18(a)所示的公共電壓時(shí)位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜47產(chǎn)生的感應(yīng)電壓隨時(shí)間的變化?？v軸表示位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的電位，橫軸表示時(shí)間。此感應(yīng)電壓與圖18(a)所示的透明對(duì)置電極45的電壓變化同步，是每一水平掃描周期有最大值或最小值的脈沖波。以例如約40kHz的周期出現(xiàn)上述最大值或最小值。圖18(b)所示的感應(yīng)電壓充分大于因供給有源矩陣襯底48的顯示信號(hào)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。
通過(guò)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生圖18(a)所示感應(yīng)電壓，在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47內(nèi)大致均勻地形成梯度小的電場(chǎng)。
位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜47例如在四角形成位置檢測(cè)用的電極。帶觸摸傳感器的顯示裝置53在其最靠近觀(guān)察者方的表面設(shè)置保護(hù)層時(shí)，通過(guò)用筆和手指等接觸該保護(hù)膜，在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上形成接觸點(diǎn)。位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上形成接觸點(diǎn)，則位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47與地(接地面)電容耦合。此電容是指例如保護(hù)層與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的電容和人與地之間存在的電容的總電容。
電容耦合的接觸部分與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的四角的電極之間的電阻值正比于接觸部分于各電極之間的距離。因此，通過(guò)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極，流通接觸部分和各電極之間的距離成正比的電流。檢測(cè)出這些電流的大小，就能求出接觸部分的位置坐標(biāo)。
例如實(shí)施形態(tài)2的帶觸摸傳感器的顯示裝置或已有的一般帶觸摸傳感器的顯示裝置中，通過(guò)用振蕩器(例如圖14的振蕩電路65)對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜時(shí)間規(guī)定的交流電壓，在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜內(nèi)對(duì)置均勻地形成梯度小的電場(chǎng)，以進(jìn)行接觸位置的檢測(cè)。與此相反，本實(shí)施形態(tài)3帶觸摸傳感器的顯示裝置53如上文所述，利用透明對(duì)置電極45上施加的振蕩電壓在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47內(nèi)大致均勻地形成梯度小的電場(chǎng)。進(jìn)而，根據(jù)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上產(chǎn)生的電場(chǎng)的變化所產(chǎn)生的電流變化，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
即，帶觸摸傳感器的顯示裝置53使用通常得不到有效利用的感應(yīng)電壓，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。因此，不需要一般對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47施加交流電壓所需的振蕩電路，與一般帶觸摸傳感器的顯示裝置相比，可省電。通常認(rèn)為上述的感應(yīng)電壓是噪聲，因而為了抑制該感應(yīng)電壓的發(fā)生，在透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間設(shè)置屏蔽層，并且/或者將透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的距離取大，但帶觸摸傳感器的顯示裝置53不必這樣。
帶觸摸傳感器的顯示裝置中，在透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間將玻璃襯底和空氣層作為絕緣層(介質(zhì)層)，形成虛擬電容。如上文所述，本實(shí)施形態(tài)中，由于將感應(yīng)電壓用于位置檢測(cè)，在例如顯示屏是3.7型(顯示面的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度為3.7英寸)的情況下，為了足夠大的感應(yīng)電壓，上述電容的值最好是200pF。
例如，設(shè)液晶板10為3.7型，在透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間配置厚度為0.7mm的玻璃襯底，并且在玻璃襯底與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間設(shè)置厚度0.1mm的空氣層的間隙的情況下，透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的距離為0.8mm，上述電容的值為192pF。
使透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的距離為0.8mm，并且對(duì)透明對(duì)置電極45施加例如振幅為4.9V的圖18(a)所示的電壓時(shí)，實(shí)際測(cè)量到位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生振幅為0.65V的圖18(b)所示的感應(yīng)電壓。此感應(yīng)電壓的大小足以進(jìn)行本實(shí)施形態(tài)的位置檢測(cè)。
與此相反，一般帶觸摸傳感器的顯示裝置中，為了一種上述感應(yīng)電壓的發(fā)生，將透明對(duì)置電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的距離取大，使上述電容的值減小。
例如，設(shè)液晶板為3.7型，在透明對(duì)置電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間配置厚度為0.7mm的玻璃襯底，并且在玻璃襯底與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間設(shè)置厚度0.5mm的空氣層的間隙的情況下，透明對(duì)置電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的距離為1.2mm，上述電容的值為62.5pF。已有的電阻膜方式帶觸摸傳感器的顯示裝置的電阻膜與透明對(duì)置電極之間需要長(zhǎng)度和此透明對(duì)置電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的距離相同的距離。
如以上所說(shuō)明，帶觸摸傳感器的顯示裝置53中，能將透明對(duì)置電極45與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的距離做成1mm以下，因而能比一般帶觸摸傳感器的顯示裝置貼近透明對(duì)置電極45和位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47，可減小視差。
實(shí)施形態(tài)2的帶觸摸傳感器的顯示裝置30(圖16)中，如上文所述，為了對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34的坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部35、36施加電壓，使用交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路65(圖14)。此外，例如在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34與透明對(duì)置襯底24具有的電極(例如對(duì)置電極)之間設(shè)置屏蔽層(未示出)，并且/或者將在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32、34與透明對(duì)置襯底24具有的對(duì)置電極的間隔取大。將此顯示裝置30用于實(shí)施形態(tài)3時(shí)，可將顯示屏20中透明對(duì)置襯底24的對(duì)置電極上施加的周期性變化的振蕩電壓所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓用于位置檢測(cè)。
下面，參照?qǐng)D16較具體地說(shuō)明對(duì)顯示裝置30應(yīng)用實(shí)施形態(tài)3的情況。以下的說(shuō)明中，示出對(duì)置電極上施加的振蕩電壓使第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34產(chǎn)生感應(yīng)電壓時(shí)的例子。
實(shí)施形態(tài)3中應(yīng)用顯示裝置30時(shí)，顯示屏20至少具有顯示媒體層26和顯示媒體層26配置在觀(guān)察者方的透明對(duì)置襯底24。透明對(duì)置襯底24具有驅(qū)動(dòng)顯示媒體層26用的電極和該電極配置在觀(guān)察者方的絕緣層(例如玻璃襯底)。第2位置檢測(cè)與透明導(dǎo)電膜34配置成以絕緣層未中介與上述電極對(duì)置。通過(guò)對(duì)上述電極施加周期性變化的振蕩電壓，使第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在該第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34形成電場(chǎng)。根據(jù)通過(guò)第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜32和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34上形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的電流變化，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述顯示裝置，由于有效利用被認(rèn)為是噪聲的感應(yīng)電壓，不必在電極與位置檢測(cè)用透明電極34之間設(shè)置屏蔽層，或?qū)㈦姌O與第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34的間隔取大。為了檢測(cè)接觸位置，不是用專(zhuān)門(mén)對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34施加的電壓，而是利用對(duì)電極施加的周期性變化的振蕩電壓所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，能省略對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜34施加振蕩電壓用的交流驅(qū)動(dòng)振蕩電路。因此，顯示裝置30用于實(shí)施形態(tài)3時(shí)，使視差減小，并能使顯示裝置小型化，還可降低耗電。
上述說(shuō)明中，示出用透明對(duì)置電極45上施加的公共電壓產(chǎn)生感應(yīng)電壓時(shí)的例子，但為產(chǎn)生感應(yīng)電壓而在透明對(duì)置電極45施加的電壓不限于此。
例如，也可與公共電壓分開(kāi)，對(duì)透明對(duì)置電極45施加在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的振蕩電壓。圖18(c)示出此具體例。其中，縱軸表示透明對(duì)置電極45的電位，橫軸表示時(shí)間。圖18(c)所示的透明對(duì)置電極45的電位的一個(gè)周期包含周期T1和周期T2。
在圖18(c)的情況下，切換將透明對(duì)置電極45用作顯示用的公共電極的周期(顯示模式)和用作使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的電極的周期(位置檢測(cè)模式)周期T1和周期T2分別對(duì)應(yīng)于位置檢測(cè)模式和顯示模式。
位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極分別用晶體管和二極管等組成的開(kāi)關(guān)電路連接后文說(shuō)明的檢測(cè)電路。例如通過(guò)用此開(kāi)關(guān)電路交互切換周期T1和周期T2。即，此開(kāi)關(guān)電路使對(duì)透明對(duì)置電極45提供驅(qū)動(dòng)顯示媒體層44用的電壓或電流的顯示電路和減小位置檢測(cè)用的檢測(cè)電路中的某一方與透明對(duì)置電極45電導(dǎo)通。
周期T1的期間，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極分別連接檢測(cè)電路，周期T2的期間，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極不連接檢測(cè)電路。
首先，周期T1的位置檢測(cè)模式中，對(duì)透明對(duì)置電極45時(shí)間具有規(guī)定振幅的振蕩電壓，使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生具有規(guī)定振幅的感應(yīng)電壓。此周期T1期間，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極分別連接后文說(shuō)明的檢測(cè)電路，因而由該檢測(cè)電路產(chǎn)生接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
另一方面，周期T2的顯示模式中，施加規(guī)定大小的公共電壓，并且公共電壓如以上所述那樣產(chǎn)生振蕩時(shí)，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，但周期T2期間位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極不連接檢測(cè)電路，因而感應(yīng)電壓不影響接觸位置的檢測(cè)精度。再者，如圖18(c)所示，周期T2期間在透明對(duì)置電極45施加恒定電壓時(shí)，位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47不產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因而可省略上述開(kāi)關(guān)電路。
本實(shí)施形態(tài)3中采用的靜電容耦合方式位置檢測(cè)方法的基本原理與實(shí)施形態(tài)1中用圖2、4說(shuō)明的相同，因而數(shù)量詳細(xì)說(shuō)明。再者，例如圖4中，從位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜四角的電極施加同相、同電位的交流電壓，但實(shí)施形態(tài)3不是利用振蕩電路對(duì)位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜施加上述交流電壓，而是用透明對(duì)置電極45上施加的振蕩電壓產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
如實(shí)施形態(tài)1所說(shuō)明，可從流過(guò)位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜47四角的電流i1、i2、i3和i4(圖4)的測(cè)量值求出對(duì)位置檢測(cè)用導(dǎo)電膜47的接觸位置。
以上的說(shuō)明中，示出顯示屏49是液晶板，尤其該液晶板是有源矩陣型液晶板時(shí)的例子，但本實(shí)施形態(tài)使用的顯示屏49不限于此。只要顯示屏具有的透明對(duì)置電極施加周期性變化的振蕩電壓，任何顯示屏都可用。這里，透明對(duì)置電極上施加的振蕩電壓最好是用于驅(qū)動(dòng)顯示媒體層的電壓。為了使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，需要振蕩電壓，該振蕩電壓只要是用于驅(qū)動(dòng)顯示媒體層的公共電壓，除公共電壓外，不必對(duì)透明對(duì)置電極另行施加產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的電壓。因此，與通常的顯示裝置相比，能抑制電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又能抑制耗電增大。
使位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47產(chǎn)生感應(yīng)電壓的電極不限于上述的透明對(duì)置電極45。但是，對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47施加相互不同的振蕩電壓的多個(gè)電極對(duì)置，則這些電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間的電場(chǎng)不均勻，有時(shí)位置檢測(cè)精度會(huì)下降。因此，為了能在產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的電極與位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47之間產(chǎn)生具有的電場(chǎng)，至少在檢測(cè)接觸位置的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的整個(gè)區(qū)域設(shè)置成該位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47與產(chǎn)生感應(yīng)電壓用的電極相互對(duì)置為佳。
下面說(shuō)明帶觸摸傳感器的顯示裝置53具有的檢測(cè)電路。檢測(cè)電路檢測(cè)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47中多個(gè)部位流通的電流變化，并根據(jù)檢測(cè)出的電流變化，產(chǎn)生對(duì)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47的接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
圖19是示出一例檢測(cè)電路50的框圖。圖19作為例子示出的檢測(cè)電路50具有4個(gè)電流變化檢測(cè)電路61，這些電路61分別連接位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極。位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上設(shè)置的電極數(shù)量及其配置不限于此。
電流變化檢測(cè)電路61測(cè)量位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47四角的電極各自與地之間流通的電流。位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47上施加上述感應(yīng)電壓，因而由手指等的接觸而流過(guò)各電極的電流具有交流分量。
電流變化檢測(cè)電路61的輸出，由模擬信號(hào)處理電路62給予放大和導(dǎo)通濾波處理。模擬信號(hào)處理電路62的輸出則由檢波過(guò)慮電路63A加以檢波。
檢波濾除電路63A為了濾除接收信號(hào)包含的各種噪聲，進(jìn)行濾波。一般認(rèn)為由透明對(duì)置電極上施加電壓而在位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(例如圖18(b))也是噪聲。因此，檢波濾除電路濾除的噪聲中也包含與上述感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
與此相反，本實(shí)施形態(tài)的檢測(cè)電路由于積極利用上述感應(yīng)電壓，以檢測(cè)接觸點(diǎn)位置，檢波濾除電路63A不去除上述感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)。因此，本實(shí)施形態(tài)的檢波濾除電路63A不包含濾除上述感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)用的電路。
檢波濾除電路63A的示出輸入到消噪聲直流電路64。該電路64使檢波濾除電路64A的輸出成為直流，并產(chǎn)生具有與流過(guò)各電極的電路成正比的值的信號(hào)。消噪聲直流電路64還將檢測(cè)出的電流值變換成電壓值，并加以放大后，通過(guò)模擬電路開(kāi)關(guān)選擇器66送到A/D變換器67。
例如實(shí)施形態(tài)2的消噪聲直流電路中從檢波濾除電路收到的信號(hào)(電壓值)已去除感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)的信號(hào)。因此，從檢波濾除電路收到的信號(hào)不疊加圖18(b)所示的感應(yīng)電壓，具有對(duì)時(shí)間連續(xù)變化的波形。于是，實(shí)施形態(tài)2的消噪聲直流電路通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)選擇器將具有上述連續(xù)變化波形的電壓值連續(xù)輸入到A/D變換器。
與此相反，本實(shí)施形態(tài)中，從檢波濾除電路63A收到的信號(hào)(電壓值)疊加例如圖18(b)所示的感應(yīng)電壓，具有圖21(a)所示的非連續(xù)波形。因此，例如與實(shí)施形態(tài)2同樣通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)選擇器將消噪聲直流電路檢測(cè)出的信號(hào)連續(xù)輸入到A/D變換器時(shí)，由于不輸入接觸位置時(shí)，信號(hào)也變動(dòng)，不能正確檢測(cè)出接觸位置。圖21(a)示出一例消噪聲直流電路64從檢波濾除電路63A收到的信號(hào)(電壓值)隨時(shí)間的變化?？v軸表示電位，橫軸表示時(shí)間。
因此，本實(shí)施形態(tài)的檢測(cè)電路50如圖20所示，在噪聲直流電路64包含的放大電路中設(shè)置電容器。例如在感應(yīng)電壓是以周期40kHz具有最大值或最小值的脈沖波的情況下，最好設(shè)置靜電容為幾百nF的電容器。通過(guò)設(shè)置電容器，將圖21(b)所示不存在感應(yīng)電壓時(shí)檢測(cè)的電流值與存在感應(yīng)電壓時(shí)檢測(cè)的電流值取平均后，給A/D變換器67提供直流電壓。根據(jù)位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜47未形成接觸點(diǎn)時(shí)得到的直流電壓值與形成接觸點(diǎn)時(shí)得到的直流電壓值之差，求出接觸點(diǎn)的位置。
從消噪聲直流電路64接收上述信號(hào)的模擬多路開(kāi)關(guān)選擇器66將4個(gè)電極的輸出發(fā)送到A/D變換器67。A/D變換器67產(chǎn)生數(shù)字化的位置信號(hào)(位置數(shù)據(jù))，并發(fā)送到處理裝置68。這里所說(shuō)的位置數(shù)據(jù)是指將上述式9和式10的i1、i2、i3和i4變換成直流電壓值后，進(jìn)一步將這些值數(shù)字化所得的數(shù)據(jù)。處理裝置68用這些值，根據(jù)式9和式10求坐標(biāo)X、Y，判斷形成接觸點(diǎn)的操作者輸入的命令，以進(jìn)行規(guī)定的數(shù)據(jù)處理等。處理裝置68裝在具有例如圖17的顯示裝置的便攜型信息終端(PDA)、ATM、售票機(jī)或各種計(jì)算機(jī)內(nèi)部，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。
檢測(cè)電路50產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)不限于上述的例子。檢測(cè)電路50也可例如用上述數(shù)字化的直流電壓值求XY坐標(biāo)，并將其作為位置數(shù)據(jù)輸出。
如以上所說(shuō)明，利用實(shí)施形態(tài)3能提供薄型、視差小且不需要復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)的帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)檢測(cè)方法。
工業(yè)上的實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，可提供重量輕、適合小型化且不會(huì)導(dǎo)致顯示特性變差的觸摸傳感器、帶觸摸傳感器的顯示裝置和位置數(shù)據(jù)檢測(cè)方法。而且能提供具有結(jié)構(gòu)比以往簡(jiǎn)單的電路的觸摸傳感器和帶觸摸傳感器的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含矩陣狀排列在第1面上的多個(gè)像素電極的有源矩陣襯底和與所述有源矩陣襯底的第1面對(duì)置的透明對(duì)置電極，其特征在于，還包括對(duì)所述透明對(duì)置電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)所述透明對(duì)置電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與所述透明對(duì)置電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
2.如權(quán)利要求1中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電路對(duì)控制信號(hào)作出響應(yīng)，周期性地切換所述第1電路或第2電路與所述透明對(duì)置電極的電連接。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述第1電路的至少一部分、所述第2電路的至少一部分和所述開(kāi)關(guān)電路分別具有形成在所述有源矩陣襯底上的薄膜晶體管。
4.如權(quán)利要求3中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述薄膜晶體管具有堆積在所述有源矩陣襯底上的多晶硅。
5.如權(quán)利要求3或4中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述透明對(duì)置電極具有劃分的多個(gè)區(qū)，由所述第2電路檢測(cè)所述多個(gè)區(qū)各自的兩端流通的電流。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，具有設(shè)置在所述多個(gè)像素電極與所述透明對(duì)置電極之間的液晶層。
7.如權(quán)利要求6中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述透明對(duì)置電極形成在與所述襯底對(duì)置的另一襯底上，并且在兩塊襯底之間封入所述液晶層。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，具有設(shè)置在所述多個(gè)像素電極與所述透明對(duì)置電極之間的有機(jī)EL層。
9.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含排列在第1面上的多個(gè)掃描電極的第1襯底和含與所述第1襯底的所述第1面對(duì)置的多個(gè)數(shù)據(jù)電極的第2襯底，其特征在于，還包括對(duì)各數(shù)據(jù)電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)各數(shù)據(jù)電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與所述數(shù)據(jù)電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
10.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含排列在第1面上的多個(gè)第1電極的第1襯底和含與所述第1襯底的所述第1面對(duì)置的多個(gè)第2電極的第2襯底，其特征在于，還包括對(duì)各第1電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)各第1電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使所述第1電路和所述第2電極中的任一方與第1電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
11.如權(quán)利要求9或10中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述第1電路的至少一部分、所述第2電路的至少一部分和所述開(kāi)關(guān)電路分別具有形成在所述襯底上的薄膜晶體管。
12.如權(quán)利要求11中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述薄膜晶體管具有堆積在所述襯底上的多晶硅。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，具有設(shè)置在所述第1襯底與所述第2襯底之間的液晶層。
14.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括具有2維擴(kuò)展的顯示面的顯示媒體、在所述顯示媒體的選擇區(qū)形成電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)裝置、以及利用靜電容耦合方式檢測(cè)出與所述顯示面平行的面內(nèi)的外部接觸點(diǎn)的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有透明電極，所述位置檢測(cè)裝置電連接所述透明電極的多個(gè)部分，檢測(cè)與所述接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流。
15.一種觸摸傳感器，利用靜電容耦合方式檢測(cè)出在X方向和Y方向擴(kuò)展的操作面內(nèi)的外部輸入點(diǎn)，其特征在于，包括配置成與所述操作面平行而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述Y方向的坐標(biāo)用的Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜、配置成與所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜對(duì)置而且電連接檢測(cè)所述輸入點(diǎn)的所述X方向的坐標(biāo)的X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部的第2位置接觸用透明導(dǎo)電膜、設(shè)置在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜與所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的介質(zhì)層、以及對(duì)所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中所選擇的一方施加規(guī)定電壓的開(kāi)關(guān)電路。
16.如權(quán)利要求15中所述的觸摸傳感器，其特征在于，由所述開(kāi)關(guān)電路交互切換所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)通和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)通。
17.如權(quán)利要求15或16中所述的觸摸傳感器，其特征在于，還包括檢測(cè)電路，根據(jù)所述輸入點(diǎn)與所述第Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部之間流通的電流的大小求所述輸入點(diǎn)的所述Y方向的坐標(biāo)，根據(jù)所述輸入點(diǎn)與所述第X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部之間流通的電流的大小求所述輸入點(diǎn)的所述X方向的坐標(biāo)。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于，所述Y坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部設(shè)置在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上，而且具有在所述Y方向隔開(kāi)的至少2個(gè)導(dǎo)電部，所述X坐標(biāo)檢測(cè)用導(dǎo)電部設(shè)置在所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上，而且具有在所述X方向隔開(kāi)的至少2個(gè)導(dǎo)電部。
19.如權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于，所述介質(zhì)層由二甲酯組成。
20.如權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于，所述介質(zhì)層由玻璃組成。
21.如權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于，在所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜或所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的所述介質(zhì)層方或相反方的主面設(shè)置玻璃，通過(guò)所述玻璃供給所述輸入點(diǎn)。
22.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求15至21中任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器以及顯示面設(shè)置所述觸摸傳感器的顯示屏。
23.如權(quán)利要求22中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述顯示屏具有顯示媒體層、配置在所述顯示媒體層的觀(guān)察者方而且驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電極和配置在所述電極的觀(guān)察者方的絕緣層，所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中的任一方配置成以所述絕緣層為中介與所述電極對(duì)置，通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓使所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜上形成電場(chǎng)，根據(jù)所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和所述第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
24.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求15至21至任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的觸摸傳感器，并且包括配置成以顯示媒體層為中介與所述第1位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜和第2位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中的任一方對(duì)置的有源矩陣襯底、在不對(duì)所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜施加所述規(guī)定電壓的周期提供顯示用的電壓或電流的顯示電路、檢測(cè)所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中多個(gè)部位流通的電流的檢測(cè)電路、以及使所述顯示電路或所述檢測(cè)電路的任一方與所述任一方的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜電導(dǎo)通的再一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
25.一種帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，包括具有顯示媒體層和配置在所述顯示媒體層的觀(guān)察者方而且用于驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層的電極和配置在所述電極的觀(guān)察者方的絕緣層的顯示屏、配置成以所述絕緣層為中介與所述電極對(duì)置的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜、以及檢測(cè)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜中多個(gè)部位流通的電流變化的檢測(cè)電路，通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓，使所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成電場(chǎng)，根據(jù)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
26.如權(quán)利要求25中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述感應(yīng)電壓是周期性具有最大值和/或最小值的脈沖波。
27.如權(quán)利要求25或26中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述振蕩電壓是驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電壓。
28.如權(quán)利要求25或26中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，還包括對(duì)所述電極供給驅(qū)動(dòng)所述顯示媒體層用的電壓或電流的顯示電路、以及使所述顯示電路和所述檢測(cè)電路中的任一方與所述電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
29.如權(quán)利要求27或28中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述顯示屏是液晶板，所述振蕩電壓是極性周期性反相的電壓。
30.如權(quán)利要求29中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述液晶板是有源矩陣型液晶板，所述電極是透明對(duì)置電極。
31.如權(quán)利要求25至30中任一項(xiàng)所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述電極與所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜之間的距離為約1mm以下。
32.如權(quán)利要求26至31中所述的帶觸摸傳感器的顯示裝置，其特征在于，所述脈沖波的頻率約40kHz。
33.一種位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，產(chǎn)生相對(duì)于配置成以絕緣層為中介與電極對(duì)置的位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜的接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，其特征在于，包含以下的2個(gè)步驟通過(guò)對(duì)所述電極施加周期性變化的振蕩電壓，使所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成電場(chǎng)的步驟，根據(jù)所述位置檢測(cè)用透明導(dǎo)電膜形成接觸點(diǎn)而產(chǎn)生的所述電流變化，產(chǎn)生所述接觸點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)的步驟。
34.如權(quán)利要求33中所述的位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，其特征在于，作為所述電極，使用驅(qū)動(dòng)顯示屏具有的顯示媒體層用的電極。
35.如權(quán)利要求33或34中所述的位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述振蕩電壓是驅(qū)動(dòng)顯示屏具有的顯示媒體層用的電壓。
全文摘要
本發(fā)明的帶觸摸傳感器的顯示裝置，包括含矩陣狀排列在第1面上的多個(gè)像素電極的有源矩陣襯底4A和與所述有源矩陣襯底的第1面對(duì)置的透明對(duì)置電極7，還包括對(duì)透明對(duì)置電極供給顯示用的電壓或電流的第1電路、檢測(cè)透明對(duì)置電極的多個(gè)部位流通的電流的第2電路、以及使第1電路和第2電路中的任一方與透明對(duì)置電極電導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)電路。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1520544SQ0281284
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者宮本三郎, 中野敏剛, 剛 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社