具有触摸检测功能的显示装置 技术领域 本公开涉及触摸板， 该触摸板使用户能够通过将用户的手指等与其接触或将用户 的手指等向其接近来输入信息。具体地， 本公开涉及一种基于静电电容的变化来检测接触 或接近的具有触摸检测功能的显示装置。
背景技术
近年来， 通常称为触摸板的触摸检测器安装在诸如液晶显示器的显示器上并且允 许显示器显示各种按钮图像等以使得可输入信息而取代设置典型的机械按钮的显示装置 已经引起关注。存在包括诸如光学型和电阻型的多种类型的触摸板。在诸如便携式手持终 端的装置中， 特别地， 非常期待静电电容型的触摸板。静电电容触摸板具有相对简单的配 置， 并能够降低功耗。
日本未审查专利申请公开第 2009-244958 号 (JP2009-244958A) 中公开了具有触 摸检测功能的显示装置， 其中， 静电电容触摸板包含在液晶显示装置中。 其中公开的具有触 摸检测功能的显示装置设置有用于显示图像的像素电极、 用于检测触摸的触摸检测电极和 由像素电极和触摸检测电极共享的驱动电极 ( 共通电极 )。JP2009-244958A 公开了使用在 水平方向延伸并且在垂直方向上被分割的多个驱动电极的实施方式 (JP2009-244958A 的 图 5)。 发明内容 发明人 / 多个发明人已经发现当如上所述使用多个驱动电极的配置中电极的分 割数量过多时， 用于驱动电极的电路， 特别是布置在形成有电极的基板中的有效显示区域 外部的帧区域的电路大小和布线数量增加。为了控制电路大小和布线数量， 可以考虑以捆 或共同驱动多个分割的驱动电极。 此外， 在这种情况下， 可以考虑将单个驱动电极的垂直方 向的宽度形成为具有与多个像素相对应的尺寸。 然而， 当利用使用多个驱动电极的配置时， 在相邻驱动电极之间在水平方向上生成狭缝状间隙。因此， 由于形成狭缝状间隙的部分和 形成驱动电极的部分之间的结构性差异， 干扰了液晶分子的定向状态。 因此， 对应于狭缝状 间隙的部分可以被视为条状显示缺陷。
期望提供具有触摸检测功能的显示装置， 能够在使用多个驱动电极的同时控制电 路大小和布线数量并抑制显示质量的劣化。
根据本技术实施方式的具有触摸检测功能的显示装置包括 ： 多个驱动电极， 在第 一方向上延伸并且在第二方向并列设置， 在多个驱动电极之间具有电极间狭缝， 每个驱动 电极均被提供有驱动信号 ； 显示部， 具有在第一和第二方向以矩阵设置以面向多个驱动电 极的多个像素电极， 对每个驱动电极中施加驱动信号并对每个像素电极施加图像信号以显 示图像 ； 以及触摸检测电极， 允许在触摸检测电极和驱动电极之间形成静电电容， 以响应于 施加至驱动电极的驱动信号输出检测信号。 每个驱动电极均具有与两个或更多个像素电极 的尺寸相对应的第二方向的宽度， 并具有在第一方向延伸的一个或多个电极内狭缝。
根据本技术另一实施方式的显示装置包括 ： 显示部， 具有多个像素电极 ； 以及多 个驱动电极， 在第一方向延伸并在第二方向并列设置。每个驱动电极中均具有与两个或更 多个像素电极的尺寸相对应的第二方向的宽度， 并具有在第一方向延伸的一个或多个狭 缝。
如本文所使用的， “触摸” 不仅指诸如用户的手指和包括笔的部件的物体的接触， 还指该物体的间接接触或 “接近” 。
在根据本技术的实施方式的显示装置和具有触摸检测功能的显示装置中， 每个驱 动电极均具有与两个或更多个像素电极的尺寸相对应的宽度。因此， 降低了用于驱动电极 的电路大小和布线数量。 此外， 每个驱动电极均具有一个或多个电极内狭缝， 并且与电极内 狭缝相对应的电极间狭缝设置在相邻的驱动电极之间。因此， 可以减小其中形成驱动电极 的部分和相邻的驱动电极之间的部分之间的结构性差异。
根据具有触摸检测功能的显示装置和本技术实施方式的显示装置， 每个驱动电极 均具有一个或多个电极内狭缝， 并且与电极内狭缝相对应的电极间狭缝设置在相邻的驱动 电极之间。 这使得可以减小其中形成驱动电极的部分和相邻的驱动电极之间的部分之间的 结构性差异。因此， 在将具有显示检测功能的显示装置和显示装置中的任何一个应用至液 晶装置的实施方式中， 可以统一整个显示区域的液晶分子的定向状态。 此外， 每个驱动电极 均具有与两个或更多个像素电极的大小相对应的宽度， 使得可以降低用于驱动电极的电路 大小和布线数量。 因此， 可以在使用多个驱动电极的同时， 降低电路大小和布线数量并抑制 显示质量的劣化。
应当理解， 上面的一般描述和下面的详细描述均是示例性的并旨在提供对所要求 的本技术的进一步说明。 附图说明 附图被包括用于提供对本公开的进一步理解， 并且被纳入说明书并构成本说明书 的一部分。附图示出实施方式并与说明书一起用于说明本技术的原理。
图 1 是用于描述根据本技术实施方式的具有触摸检测功能的显示装置中的触摸 检测模式的基本原理的说明图， 并示出诸如手指的外部接近物体既不在接触状态也不在接 近状态的情况。
图 2 是用于描述根据本实施方式的具有触摸检测功能的显示装置中的触摸检测 模式的基本原理的说明图， 并示出手指在接触状态或接近状态的情况。
图 3 是用于描述根据本实施方式的具有触摸检测功能的显示装置中的触摸检测 模式的基本原理的说明图， 并示出驱动信号的波形实例和检测信号的波形实例。
图 4 是示出根据本技术实施方式的具有触摸检测功能的显示装置的示例性配置 的框图。
图 5 是示出图 4 中示出的具有触摸检测功能的显示装置中的触摸检测功能显示单 元的示意截面配置的截面图。
图 6 是示出图 5 中示出的触摸检测功能显示单元的像素阵列的电路图。
图 7 是示出图 5 中示出的触摸检测功能显示单元的驱动电极的示例性配置和触摸 检测电极的示例性配置的透视图。
图 8A 至 8C 描述了图 5 中示出的触摸检测功能显示单元中的驱动电极的扫描方法。 图 9 是示出图 5 中示出的触摸检测功能显示单元中的驱动电极的详细示例性配置 的平面图。
图 10 的部分 (A) 是示出图 5 中示出的触摸检测功能显示单元中的驱动电极和像 素基板的连接结构的平面图， 图 10 的部分 (B) 是示出驱动电极和像素基板的连接部的主要 部分的截面图。
图 11 是示出 5 中示出的触摸检测功能显示单元中的像素电极和驱动电极的之间 的对应关系的平面图。
图 12 是示出人体视感度的特性图。
图 13 是用于描述图 5 中示出的触摸检测功能显示单元中的驱动电极的具体设计 实例的平面图。
图 14 描述了具体实例的测量环境。
图 15 描述了在图 5 中示出的触摸检测功能显示单元中当驱动电极的狭缝节距变 化时在狭缝的识别状态下的测量结果。
图 16 是示出根据本技术第二实施方式的具有触摸检测功能的显示装置的示意截 面配置的截面图。
图 17A 和 17B 是示出图 16 中示出的具有触摸检测功能的显示装置的主要部分的 放大透视图。
图 18A 和 18B 是用于描述图 16 中示出的具有触摸检测功能的显示装置的操作的 透视图。
图 19 是示出根据本技术第三实施方式的具有触摸检测功能的显示装置中的驱动 电极配置的平面图。
图 20 是示出图 19 中示出的具有触摸检测功能的显示装置中的像素基板的主要部 分的截面配置的截面图。
图 21 是示出图 20 中示出的具有触摸检测功能的显示装置中的像素基板的主要部 分的平面配置的平面图。
图 22 描述了图 20 中示出的具有触摸检测功能的显示装置中的驱动电极的作用。
图 23 是示出根据关于图 21 中的像素基板的比较例的像素基板的平面配置的平面 图。
图 24 描述了当采用根据图 23 中示出的比较例的配置时所产生的噪声的问题。
图 25 是示意性示出根据任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置应用至其 的第一应用例的外部配置的透视图。
图 26A 和 26B 是分别示出从正面和背面观察时第二应用例的外部配置的透视图。
图 27 是示出第三应用例的外部配置的透视图。
图 28 是示出第四应用例的外部配置的透视图。
图 29A 是打开状态的正视图， 图 29B 是打开状态的侧视图， 图 29C 是关闭状态的正 视图， 图 29D 是左侧视图， 图 29E 是右侧视图， 图 29F 是顶视图， 图 29G 是底视图， 每个均示 出第五应用例的外部配置。
具体实施方式
在下文中， 将参照附图详细描述本技术的一些实施方式。
( 静电电容型触摸检测的基本原理 )
首先， 将参照图 1 至图 3 描述根据实施方式的具有触摸检测功能的显示装置中的 触摸检测的基本原理。该触摸检测模式实施为静电电容型触摸传感器。例如， 如图 1 的 (A) 所示， 布置为彼此面对且电介质 D 置于其间的一对电极 ( 驱动电极 E1 和检测电极 E2) 用于 配置电容元件 C1。该配置表示为图 1 的 (B) 中示出的等效电路。电容元件 C1 由驱动电极 E1、 检测电极 E2 以及电介质 D 配置。电容元件 C1 具有连接至 AC 信号源 ( 驱动信号源 )S 的第一端和通过电阻 R 接地并连接至电压检测器 ( 检测电路 )DET 的第二端 P。当从 AC 信 号源 S 向驱动电极 E1( 电容元件 C1 的第一端 ) 施加具有预定频率 ( 例如， 大约几 kHz 至几 十 kHz) 的 AC 矩形波 Sg( 图 3 的 (B)) 时， 在检测电极 E2( 电容元件 C1 的第二端 P) 中出现 图 3 的 (A) 中示出的输出波形 ( 检测信号 Vdet)。该 AC 矩形波 Sg 等价于稍后将描述的驱 动信号 Vcom。
如图 1 所示， 在外部接近物体 ( 诸如示例性实施方式中的手指， 虽然可以使用诸如 钢笔的部件 ) 既不在接触状态也不在接近状态的情况下， 与电容元件 C1 的电容值对应的电 流 I0 根据电容元件 C1 上执行的充电 / 放电流动。此时， 电容元件 C1 的第二端 P 的电势波 形例如如图 3 的 (A) 中的波形 V0 所示， 其由电压检测器 DET 检测。 另一方面， 在手指在接触状态或在接近状态的情况下， 如图 2 所示， 由手指形成的 电容元件 C2 串联添加到电容元件 C1。在该状态下， 当在电容元件 C1 和 C2 上执行充电 / 放 电时， 电流 I1 和 I2 分别流动。此时， 电容元件 C1 中的第二端 P 的电势波形例如如图 3 的 (A) 中的波形 V1 所示， 其由电压检测器 DET 检测。这里， 第二端 P 的电势是由分别流经电容 元件 C1 和 C2 的电流 I1 和 I2 的值确定的分压电势。因此， 波形 V1 的值小于从非接触状态 或非接近状态导出的波形 V0 的值。电压检测器 DET 将检测电压和预定阈值电压 Vth 进行 比较。当检测电压等于或大于阈值电压 Vth 时， 电压检测器 DET 确定手指在非接触状态或 在非接近状态， 而当检测电压小于阈值电压 Vth 时， 电压检测器 DET 确定手指在接触状态或 在接近状态， 从而使得可以执行触摸检测。
( 第一实施方式 )
( 配置实例 )
( 整体配置 )
图 4 示出了根据本技术第一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置 40 的示例 性配置。根据该实施方式的具有触摸检测功能的显示装置是所谓的 “内嵌 (in-cell)” 型装 置， 其中， 液晶显示元件用作显示元件， 并且其中集成了由液晶显示元件配置的液晶显示单 元和静电电容型的触摸传感器。
具有触摸检测功能的显示装置 40 设置有 Vcom 生成部 41、 驱动控制电路 42、 驱 动电极驱动器 43、 具有触摸检测功能的显示单元 ( 下文中， 简称为 “触摸检测功能显示单 元” )44、 栅极驱动器 45、 源极驱动器 46、 复用器 47、 检测电路 48 和电阻 R。
Vcom 生成部 41 用作通过其生成触摸检测功能显示单元 44 中使用的驱动信号 Vcom 的电路。例如， 驱动信号 Vcom 可以具有矩形波。
驱动控制电路 42 用作当向稍后描述的触摸检测功能显示单元 44 中的多个驱动电 极提供由 Vcom 生成部 41 提供的驱动信号 Vcom 时选择驱动电极以进行控制的电路。在控 制驱动电极时， 例如， 驱动控制电路 42 控制施加驱动信号 Vcom 的驱动电极的扫描的移动。
驱动电极驱动器 43 用作基于从驱动控制电路 42 提供的控制信号向稍后描述的触 摸检测功能显示单元 44 的多个驱动电极提供从 Vcom 生成部 41 提供的驱动信号 Vcom 的电 路。
触摸检测功能显示单元 44 包括触摸传感器 441 和液晶显示单元 442( 显示部 )。 基于上述的静电电容型触摸检测的基本原理， 触摸传感器 441 运行并输出检测信号 Vdet。 检测信号 Vdet 包括源自触摸操作的信号成分。
栅极驱动器 45 用作向液晶显示单元 442 提供信号的电路， 通过该信号选择进行显 示的水平像素线。源极驱动器 46 用作向液晶显示单元 442 提供图像信号的电路。复用器 47 用作当从稍后描述的触摸传感器 441 的多个触摸检测电极顺序获得检测信号 Vdet 时切 换从其获得检测信号 Vdet 的源极的电路。
例如， 检测电路 48 基于在复用器 47 中转换的检测信号 Vdet 检测是否存在在触 摸传感器 441 上执行的触摸， 并进一步获得其在触摸板上的坐标。检测电路 48 包括模拟 LPF( 低通滤波器 ) 部 51、 A/D( 模拟 - 数字 ) 转换部 52、 信号处理部 53 和坐标提取部 54。 模拟 LPF 部 51 用作低通模拟滤波器， 其从检测信号 Vdet 去除高频成分并输出进行高频成 分去除的检测信号 Vdet。例如， 模拟 LPF 部 51 可以去除 A/D 转换部 52 中生成的折叠噪声。 A/D 转换部 52 用作将从模拟 LPF 部 51 提供的模拟信号转换成数字信号的电路。信号处理 部 53 用作基于来自 A/D 转换部 52 的输出信号检测是否存在在触摸传感器 441 上执行的触 摸的逻辑电路。坐标提取部 54 用作获得已经在信号处理部 53 上执行的触摸检测的触摸板 坐标的逻辑电路。
上述电路由未示出的时序控制部控制。
( 触摸检测功能显示单元 44 的示例性配置 )
图 5 示出了触摸检测功能显示单元 44 的主要部分的截面配置的实例。触摸检测 功能显示单元 44 包括像素基板 2、 布置为面向像素基板 2 的对向基板 3、 以及在像素基板 2 和对向基板 3 之间插入的液晶层 6。
像素基板 2 包括用作电路板的 TFT( 薄膜晶体管 ) 基板 21 和在 TFT 基板 21 上在 第一方向 ( 水平方向 ) 和第二方向 ( 垂直方向 ) 以矩阵布置的多个像素电极 22。如稍后将 参照图 6 描述的， TFT 基板 21 由各像素的 TFT 以及布线形成， 诸如用于向各像素电极 22 提 供图像信号的源极线 ( 图像信号布线 )、 用于驱动各 TFT 的栅极线以及用于向稍后描述的驱 动电极 33 提供驱动信号的驱动信号布线。此外， 像素基板 2 可以形成为包括图 4 中示出的 电路的一部分或全部。
对向基板 3 包括玻璃基板 31、 形成在玻璃基板 31 的第一表面上的滤色器 32 以及 形成在滤色器 32 上的驱动电极 33。滤色器 32 具有红 (R)、 绿 (G) 和蓝 (B) 三种颜色的滤 色器层周期性地排列的配置。这里， 一组 R、 G 和 B 三种颜色与每个显示像素对准， 但颜色 的数量和颜色类型不限于此。驱动电极 33 用作液晶显示单元 442 的共通驱动电极， 还用作 触摸传感器 441 的驱动电极。驱动电极 33 通过接触导电柱 7 耦合至 TFT 基板 21。具有 AC 矩形波形的驱动信号 Vcom 通过接触导电柱 7 从 TFT 基板 21 施加至驱动电极 33。驱动信号 Vcom 与施加至像素电极 22 的像素电压一起限定每个像素的显示电压， 并且还可以称为 共通驱动信号。此外， 驱动信号 Vcom 还用作触摸传感器 441 的驱动信号。
玻璃基板 31 的第二表面形成有用作触摸传感器 441 的检测电极的触摸检测电极 34。此外， 偏光板 35 布置在触摸检测电极 34 上。
液晶层 6 响应于电场的状态调制从其通过的光， 并且由诸如 TN( 扭曲向列 ) 模式 和 ECB( 电控双折射 ) 模式的各种模式中的任一种的液晶来配置。
配向膜分别布置在液晶层 6 和像素基板 2 之间以及液晶层 6 和对向基板 3 之间， 并且入射光侧偏光板布置在像素基板 2 的下面， 附图中省略了其描述。
图 6 示出了液晶显示单元 442 中的像素配置的实例。液晶显示单元 442 包括以矩 阵设置的多个显示像素 20。显示像素 20 包括 TFT 元件 Tr 和液晶元件 LC。
显示像素 20 与源极线 25、 栅极线 26 和驱动电极 33 连接。源极线 25 用作用于向 每个显示像素 20 提供图像信号的信号线， 并连接至图 4 中示出的源极驱动器 46。 栅极线 26 用作用于提供通过其选择进行显示的显示像素 20 的信号的信号线 ( 扫描线 )， 并连接至图 4 中示出的栅极驱动器 45。在该实施方式中， 每条栅极线 26 均连接至水平布置的所有显示 像素 20。 换句话说， 在液晶显示单元 442 中， 基于来自每条栅极线 26 的控制信号， 一次执行 一条显示水平线的显示。
驱动电极 33 用作用于施加用于驱动液晶的驱动信号的电极， 并连接至图 4 中示出 的驱动电极。如稍后将描述的， 每个驱动电极 33 均是在第一方向 ( 水平方向 ) 延伸并在第 二方向 ( 垂直方向 ) 并列设置的带状电极。此外， 各驱动电极 33 与水平像素线 ( 图 6 中的 四条水平像素线 ) 相对应。换句话说， 在液晶显示单元 442 中， 基于每个驱动电极 33 的驱 动信号， 共同驱动多条水平像素线。
图 7 是示出关于对向基板 3 中触摸检测电极 34 和驱动电极 33 的触摸传感器 441 的示例性配置的透视图。每个驱动电极 33 均是在第一方向 ( 水平方向 ) 延伸并在第二方 向 ( 垂直方向 ) 并列设置的带状电极。每个驱动电极 33 均由图 4 中示出的驱动电极驱动 器 43 顺序提供驱动信号 Vcom， 并因此基于如图 8A 至图 8C 中示出的时分方式执行的顺序扫 描而被驱动。另一方面， 每个触摸检测电极 34 都由在与驱动电极 33 的电极图案的延伸方 向正交的方向上延伸的带状电极图案构成。触摸检测电极 34 的每个电极图案均输出检测 信号 Vdet， 其通过图 4 中示出的复用器 47 提供到检测电路 48。
通过驱动电极 33 和触摸检测电极 34 彼此交叉的电极图案在驱动电极 33 和触摸 检测电极 34 彼此交叉的位置形成静电电容。在以上参照图 1 和图 2 描述的触摸检测的基 本原理中， 驱动电极 33 对应于驱动电极 E1， 而触摸检测电极 34 与触摸检测电极 E2 相对应。 因此， 触摸传感器 41 可根据上述基本原理来检测触摸。此外， 彼此交叉的电极图案构成了 具有矩阵配置的触摸传感器 441。因此， 可以检测发生物体的接触或接近的位置。
( 驱动电极 33 的详细示例性配置 )
图 9 和图 11 均示出了多个驱动电极 33 的详细示例性配置。应注意， 图 11 等同部 分放大图 9 的示图， 为了更容易理解电极配置， 相比于图 9， 改变了图 11 中水平方向的长度 和垂直方向的长度的比率。此外， 在图 9 中， 像素电极 22 的尺寸等于单个像素或单个子像 素的尺寸。单个驱动电极 33 的宽度 W1 具有与第二方向 ( 垂直方向 ) 的两个或更多个像素 电极 ( 图 11 中的四个像素电极 22) 相对应的尺寸。每个驱动电极 33 均具有设置用于在第一方向 ( 水平方向 ) 延伸的电极内狭缝 33A。与电极内狭缝 33A 相对应的电极间狭缝 33B 形成在两个相邻驱动电极 33 之间。每个驱动电极 33 均具有大于第一方向上的显示部 ( 图 4 中示出的液晶显示单元 442) 中的有效显示区域的长度。电极内狭缝 33A 至少设置在图 9 所示的有效显示区域中。
每个驱动电极 33 均通过接触导电柱 7( 图 5) 连接至在 TFT 基板 21( 图 5) 上形成 的驱动信号布线。图 10 示出了利用接触导电柱 7( 接触部 ) 的示例性连接结构。接触导电 柱 7 设置在有效显示区域的外部。图 10 的部分 (A) 示出了接触导电柱 7 设置在有效显示 区域中设置的电极内狭缝 33A 的外部和在各驱动电极 33 的两端部的位置的实例。如图 10 的部分 (B) 所示， 接触导电柱 7 具有柱状部分 7A 以及覆盖柱状部分 7A 的导电膜 7B。可选 地， 可以采用通过使用各向异性导电膜 (ACF) 来完成导电性的配置来代替利用图 10 的部分 (B) 示出的接触导电柱 7 的配置。各向异性导电膜是可以通过混合热固性树脂和细金属颗 粒并将由此获得的结果形成膜而获得的膜。 当各向异性导电膜夹于两个组成部分之间并在 加热的同时被加压时， 分散在膜中的金属颗粒彼此接触并因此形成导电路径。
每个驱动电极 33 都具有一个或多个电极内狭缝 33A。图 9 和图 11 均示出了每个 驱动电极 33 均包括三个电极内狭缝 33A 的实例， 但是不限于此。 相邻的电极内狭缝 33A( 当 驱动电极 33 具有两个或更多个电极内狭缝 33A 时 ) 之间的第二方向上的间隔， 以及彼此相 邻的电极内狭缝 33A 和电极间狭缝 33B 之间的第二方向上的间隔均被设置为具有与单个像 素电极 22 相对应的尺寸。因此， 如图 11 所示， 电极内狭缝 33A 和电极间狭缝 33B 中的每个 均位于彼此相邻的两个像素电极 22( 或两个相邻的子像素 ) 之间。 现在将参照图 12 和图 13 描述驱动电极 33 的具体设计实例。图 12 示出了人体视 感度特性 ( 空间频率特性 )。当诸如电极内狭缝 33A 和电极间狭缝 33B 的宽度的尺寸过度 增大时， 由于横向电场的影响， 液晶分子的定向状态在像素之间的部分和像素内部的部分 之间变化很大从而引起缺陷。 当这变得显著时， 在黑色显示时从具有缺陷的部分发生漏光， 显著降低了对比度。例如， 可以基于诸如大约 10 微米以下的像素之间的典型宽度， 设置电 极内狭缝 33A 的宽度 W2 和电极间狭缝 33B 的宽度 W3 中的每个， 虽然优选地， 在一个实施方 式中， 它们都小于像素之间的宽度。此外， 优选地， 在一个实施方式中， 电极内狭缝 33A 的宽 度 W2 和电极间狭缝 33B 的宽度 W3 均可以小于图 6 中示出的像素的源极线 ( 信号线 )25 和 栅极线 ( 扫描线 )26。 此外， 在一个实施方式中， 当考虑人体视感度特性时， 关于每个元件的 以下设计实例是优选的， 其中， 狭缝间隔 ( 狭缝节距 )W4 是相邻电极内狭缝 33A 之间的间隔 或彼此相邻的电极内狭缝 33A 和电极间狭缝 33B 之间的间隔。
驱动电极 33 的宽度 W1 ： 约 2mm 至 10mm( 优选地， 5mm 至 10mm)
电极内狭缝 33A 的宽度 W2 ： 10 微米以下
电极间狭缝 33B 的宽度 W3 ： 10 微米以下
狭缝间隔 ( 狭缝节距 )W4 ： 500 微米以下 ( 像素节距的整数倍 )
图 15 描述了在触摸检测功能显示单元 44 中当驱动电极 33 的狭缝节距变化时在 条状 ( 狭缝状 ) 显示缺陷的识别状态下的测量结果。图 14 描述了其测量环境。例如， 以 2 300cd/m 的表面亮度和离触摸检测功能显示单元 44 约 20 厘米的距离， 对触摸检测功能显 示单元 44 的典型视觉环境执行测量。参照图 15， 当狭缝节距 W4 为 600 微米以上时， 观察到 条状显示缺陷。当狭缝节距 W4 为 500 和 400 微米时， 几乎观察不到条状的显示缺陷， 但是
在 20 厘米以下的距离处可观察到。当狭缝节距 W4 为 300 微米以下时， 完全观察不到条状 显示缺陷。
因此， 优选地， 狭缝间距 W4 为 500 微米以下， 并且更优选地为 300 微米以下。
( 操作和作用 )
现在将描述根据第一实施方式的图 4 和图 5 中示出的具有触摸检测功能的显示装 置 40 的整体操作。
Vcom 生成部 41 生成驱动信号 Vcom， 并将该信号提供到驱动电极驱动器 43。基于 从驱动控制电路 42 提供的控制信号， 驱动电极驱动器 43 将驱动信号 Vcom 以顺序方式提供 到触摸检测功能显示单元 44 中的多个驱动电极 33。
基于上述静电电容型触摸检测的基本原理， 触摸传感器 441 的每个触摸检测电极 34 均输出检测信号 Vdet。检测信号 Vdet 可以包括具有与驱动信号 Vcom 中的电压变化的 时序同步的上升和下降的波形。复用器 47 顺序切换源极， 其中， 将从源极获得从触摸传感 器 441 的每个触摸检测电极 34 输出的检测信号 Vdet， 以按顺序从其获得检测信号 Vdet， 并 将其提供到检测电路 48。在检测电路 48 中， 模拟 LPF 部 51 从检测信号 Vdet 去除高频成 分， 并将进行高频成分去除的检测信号 Vdet 输出作为检测信号 Vdet2。A/D 转换部 52 将从 模拟 LPF 部 51 提供的检测信号 Vdet2 转换成数字信号。基于来自 A/D 转换部 52 的输出信 号， 信号处理部 53 执行逻辑运算， 以检测是否存在在触摸传感器 441 上执行的触摸。基于 信号处理部 53 中的触摸检测结果， 坐标提取部 54 检测触摸传感器 441 上的触摸坐标。因 此， 当用户已经触摸了触摸板时， 检测用户进行触摸的位置。 源极驱动器 46 将图像信号提供到液晶显示单元 442。栅极驱动器 45 将通过其选 择进行显示的水平像素线的选择信号 ( 栅极信号 ) 提供至液晶显示单元 442。液晶显示单 元 442 基于这些信号和驱动信号 Vcom 在整个屏幕执行扫描以在屏幕上显示图像。更具体 地， 参照图 6， 源极线 25 提供的图像信号通过由栅极线 26 以线顺序方式选择的像素电极 20 的 TFT 元件 Tr， 施加至液晶元件 LC 的像素电极 22， 并且驱动信号 Vcom 施加至共通电极 ( 驱 动电极 33)。因此， 像素数据被写入到通过其执行图像显示的液晶元件 LC。
( 效果 )
在根据本技术第一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置 40 中， 每个驱动电 极 33 均设置有一个或多个电极内狭缝 33A， 并且与电极内狭缝 33A 相对应的电极间狭缝 33B 形成在两个相邻的驱动电极 33 之间。这使得可以降低形成驱动电极 33 的部分和两个 相邻驱动电极 33 之间的部分之间的结构性差异。因此， 可以在整个显示区域统一液晶显示 单元 442 中的液晶分子的定向状态。此外， 驱动电极 33 的宽度具有与两个或更多个像素电 极 22 相对应的尺寸， 使得可以降低用于驱动电极 33 的电路大小和布线数量。因此， 可以在 使用多个驱动电极 33 的同时， 降低电路大小和布线数量并抑制显示质量的劣化。
( 第二实施方式 )
现在将描述根据本技术第二实施方式的具有触摸检测功能的显示装置。应注意， 与根据上述第一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置 40 相同或等价的元件用相同的 参考标号表示， 并将不再详细描述。
在上述第一实施方式中， 触摸检测功能显示单元 44 具有以下配置 ： 液晶显示单元 442 包括诸如 TN 模式和 ECB 模式的各种模式的任一种的液晶， 并且集成了触摸传感器 441。
第二实施方式具有以下配置 ： 液晶显示单元包括诸如 FFS( 边缘场切换 ) 模式和 IPS( 平面 内切换 ) 模式的横电模式的液晶。
在采用横电模式的液晶的第二实施方式中， 触摸检测功能显示单元 44B 可以如图 16 所示配置。图 16 示出了触摸检测功能显示单元 44B 的主要部分的截面配置的实例。参 照图 16， 液晶层 6B 夹在像素基板 2B 和对向基板 3B 之间。由于其他元件的名称、 功能等与 参照图 5 描述的第一实施方式相同， 因此将不对这些元件进行详细描述。不同于图 5 的第 一实施方式， 由显示和触摸检测共享的本实施方式中的驱动电极 33 直接形成在 TFT 基板 21 的上面， 并构造像素基板 2B 的一部分。像素电极 22 设置在驱动电极 33 上面， 并且绝缘层 23 在其间。在该实施方式中， 驱动电极 33 和触摸检测电极 34 之间的包括液晶层 6B 的所有 电介质有助于静电电容 C1 的形成。
参照图 17A 和 17B 进行更详细的描述。 在图 17A 和 17B 示出的横向液晶元件中， 像 素电极 22 经由绝缘层 23 设置在形成于像素电极 2B 上的驱动电极 ( 共通电极 )33 上。像 素电极 22 可以是梳齿状图案的电极， 并且配向膜 27 被形成为覆盖像素电极 22。液晶层 6B 夹在设置在对向基板 3B 侧的配向膜 36 和配向膜 27 之间。两个偏光板 24 和 35 以在正交 尼科尔棱镜的状态布置。两个配向膜 27 和 36 的摩擦方向与两个偏光板 24 和 35 中的一个 的光传输轴的方向相对应。图 17A 和 17B 示出了摩擦方向与出射侧的偏光板 35 的光传输 轴重合的实例。此外， 在该实例中， 在限定了液晶分子的旋转方向的范围内， 两个配向膜 27 和 36 的摩擦方向和偏光板 35 的光传输轴方向被设置为与像素电极 22 的延伸方向 ( 梳齿 的纵向 ) 几乎平行。 现在将描述具有上述配置的触摸检测功能显示单元 44B 的操作。
这里， 将参照图 17A 至图 18B 简要给出横向液晶元件中的显示操作的原理的描述。 在图 17A 至图 18B 中， 图 17A 和 18A 均示出了当不施加电场时液晶元件的状态， 并且图 17B 和图 18B 均示出了当施加电场时液晶元件的状态。
在驱动电极 33 和像素电极 22 之间不施加电压的状态下 ( 图 17A 和 18A)， 配置液 晶层 6B 的液晶分子 61 的轴与入射侧的偏光板 24 的光传输轴正交， 并与出射侧的偏光板 35 的光传输轴平行。因此， 透过入射侧的偏光板 24 的入射光 h 在不引起液晶层 6B 中的相差 的情况下到达出射侧的偏光板 35， 并被偏光板 35 吸收， 导致黑色显示。 另一方面， 在驱动电 极 33 和像素电极 22 之间施加电压的状态下 ( 图 17B 和 18B)， 液晶分子 61 的定向方向通过 在像素电极 22 之间生成的电场 ( 横向电场 )E 在关于像素电极 22 的延伸方向的斜方向上 旋转。此时， 优化白色显示中的电场 E 的强度， 使得位于液晶层 6B 的厚度方向的中心的液 晶分子 61 旋转约 45 度。因此， 已经透过入射侧的偏光板 24 的入射光 h 在其中引起相差， 同时入射光 h 透过液晶层 6B。因此， 入射光 h 变成以 90 度旋转的线性偏振光， 并且线性偏 振光通过出射侧的偏光板 35， 导致白色显示。
通过允许多个驱动电极 33 具有电极内狭缝 33A 和电极间狭缝 33B 如上述第一实 施方式设置的配置， 利用上述横电模式的液晶的具有触摸检测功能的显示装置还实现了与 根据上述第一实施方式类似的效果。
( 第三实施方式 )
现在将描述根据本技术第三实施方式的具有触摸检测功能的显示装置。应注意， 与根据上述第一和第二实施方式的具有触摸检测功能的显示装置相同或等价的元件用相
同的参考标号表示， 并将不进行详细描述。
如同上述第二实施方式， 根据第三实施方式的具有触摸检测功能的显示装置利用 横电模式的液晶， 并具有与图 16 中示出的触摸检测功能显示单元 44B 的配置类似的基本配 置。第三实施方式与第二实施方式 ( 其中， 驱动电极 33 具有与上述第一实施方式类似的配 置 ) 的不同在于部分地修改了驱动电极 33 中的电极内狭缝 33A 的配置。
图 19 示出了根据第三实施方式的驱动电极 33 的配置。在上述第一和第二实施方 式中， 如图 11 所示， 电极内狭缝 33A 被连续设置以在第一方向 ( 水平方向 ) 延伸。相反， 在 该实施方式中， 电极内狭缝 33A 在第一方向是不连续的， 并且部分地形成了不连续区域 33C 以提供间歇方式的狭缝。
为了描述通过设置不连续区域 33C 获得的效果， 将参照图 20 和图 21 详细描述根 据第三实施方式的像素基板 2B 的配置， 特别是 TFT 基板 21 中的布线层。
像素基板 2B 具有 TFT 元件 Tr 及其布线层、 驱动电极 33 和像素电极 22 顺序层叠 在基板 71 上的配置。例如， 基板 71 可以是玻璃基板。在 TFT 基板 Tr 及其布线层中， 源极 线 ( 图像信号线 )25 通过栅极绝缘膜 72 形成在栅极线 ( 扫描线 )26 上。驱动电极 33 形成 在源极线 25 上， 并且绝缘层 73 在其之间。像素电极 22 和 TFT 元件 Tr 通过触孔 74 相互导 通。
如图 21 所示， 源极线 25 在第二方向 ( 垂直方向 ) 延伸。图 21 示出了像素电极 22 具有弯曲部 28 和像素电极狭缝 29 的示例性配置。图 21 中示出的每个像素电极 22 均可与 子像素相对应。
在像素基板 2B 中， 多个驱动电极 33 相对于图像信号布线 ( 源极线 25) 设置在对 向基板 3B 侧。在该实施方式中， 从对向基板 3B 观察时， 电极内狭缝 33A 在电极内狭缝 33A 和图像信号布线的交叉处不连续。此外， 电极内狭缝 33A 还形成为使得从对向基板 3B 观察 时， 图像信号布线和驱动电极 33 的电极部分在交叉处彼此重叠。换句话说， 在该实施方式 中， 电极内狭缝 33A 和图像信号布线彼此交叉的部分用作没有设置电极内狭缝 33A 的不连 续区域 33C。这使得从对向基板 3B 观察时， 图像信号布线被驱动电极 33 的电极部分覆盖。 因此， 如图 22 所示， 通过驱动电极 33 屏蔽了来自图像信号布线 ( 源极线 25) 的信号噪声成 分。
图 23 示出了根据关于第三实施方式的比较例的电极配置。在比较例中， 电极内狭 缝 33A 被连续设置以在水平方向延伸。换句话说， 在比较例中， 电极内狭缝 33A 也设置在与 第三实施方式中的驱动电极 33 的不连续区域相对应的位置。在根据比较例的配置中， 来自 图像信号线 ( 源极线 25) 的信号噪声成分很可能通过电极内狭缝 33A 漏向对向基板 3B。当 信号噪声成分到达对向基板 3B 侧设置的触摸检测电极 34 时， 信号噪声成分可能影响检测 性能。相反， 根据第三实施方式， 电极内狭缝 33A 在驱动电极 33 中包括不连续区域 33C， 使 得可以防止发生诸如对检测性能的这种影响。此外， 相比于设置连续电极内狭缝 33A 的情 况， 不连续区域 33C 的设置使得可以降低驱动电极 33 的电阻。
( 应用例 )
现在将参照图 25 至图 29G 描述根据上述实施方式的具有触摸检测功能的显示装 置的应用例。 根据实施方式的每个具有触摸检测功能的显示装置可应用于任何领域的任何 电子单元。例如， 电子单元可以是但不限于电视装置、 数码相机、 包括台式个人计算机和膝上型个人计算机的计算机、 包括蜂窝电话的便携式终端装置、 摄像机或任何其他适当装置。 换句话说， 根据这些实施方式的具有触摸检测功能的显示装置可应用于所有领域的电子单 元， 其将从外部输入或内部生成的视频信号显示为图像或视频图像。
[ 第一应用例 ]
图 25 示出了应用根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置的电视 装置的外观。例如， 电视装置设置有包括前面板 511 和滤色玻璃 512 的图像显示屏幕单元 510。图像显示屏幕单元 510 包括根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置。
[ 第二应用例 ]
图 26A 和图 26B 均示出了应用根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示 装置的数码相机的外观。例如， 数码相机设置有用于闪光的发光单元 521、 显示单元 522、 菜 单切换部 523 和快门释放按钮 524。显示单元 522 包括根据上述任一实施方式的具有触摸 检测功能的显示装置。
[ 第三应用例 ]
图 27 示出了应用根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置的膝上 型个人计算机的外观。例如， 膝上型个人计算机设置有主体部 531、 用于字符等的输入操作 的键盘 532 和用于显示图像的显示单元 533。显示单元 533 包括根据上述任一实施方式的 具有触摸检测功能的显示装置。
[ 第四应用例 ]
图 28 示出了应用根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置的摄像 机的外观。例如， 摄像机设置有主体部 541、 设置在主体部 541 的正面用于拾取物体图像的 镜头 542、 拍摄开始 / 停止开关 543 以及显示单元 544。显示单元 544 包括根据上述任一实 施方式的具有触摸检测功能的显示装置。
[ 第五应用例 ]
图 29A 至图 29G 均示出了应用根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示 装置的蜂窝电话的外观。例如， 蜂窝电话通过耦合部 ( 或铰接部 )730 耦合上壳体 710 和下 壳体 720， 并设置有显示器 740、 子显示器 750、 图片灯 760 和照相机 770。显示器 740 或子 显示器 750 包括根据上述任一实施方式的具有触摸检测功能的显示装置。
本 申 请 包 含 于 2010 年 8 月 24 日 在 日 本 专 利 局 提 交 的 日 本 在 先 专 利 申 请 JP2010-187175 中所公开的主题， 其全部内容结合于此作为参考。
虽然已经根据示例性实施方式描述了本技术， 但是其不限于此。 应理解， 在不背离 由以下权利要求所限定的本技术的范围的前提下， 本领域的普通技术人员可以对所述实施 方式进行修改。权利要求中的限定将基于权利要求所使用的语言而被宽泛地解释， 而不限 于该说明书中或申请过程中所描述的实例， 并且该实例将被理解为非排他的。 例如， 在本公 开中， 术语 “优选地” 、 “优选的” 等是非排他的， 并且指 “优选地” ， 但是不限于此。术语第一、 第二等的使用不表示任何次序或重要性， 相反， 术语第一、 第二等用于将一个元件与另一元 件相区分。此外， 在本公开中， 没有元件或部件旨在贡献于公众， 无论该元件或部件是否明 确地在下列权利要求中陈述。