显示装置及其驱动方法

专利名称：显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及诸如液晶显示装置的显示装置及其驱动方法，特别是，具有 使用者用其手指触摸以能够输入信息的静电电容型触摸传感器的显示装置 及其驱动方法。
背景技术：
已知带有所谓触摸面板的接触检测器(下文称为"触摸传感器")的液 晶显示装置。在该液晶显示装置中，触摸传感器形成为堆叠在液晶面板上， 并且各种按钮在液晶显示器表面上显示为图像。因此，取代采用通常的机械 按钮，可以用显示为图像的各种按钮来输入信息。当将这样的技术应用到微 小的移动装置时，显示器和按钮的设置可以公共化。结果，提供了出色的优 点，例如加大了屏幕，节省了操作部分的空间，并且减少了部分或者部件的 数量。然而，当在液晶面板中提供触摸面板时，整个液晶模块变厚。
为了应对这一情形，例如，日本专利提前公开No. 2008-9750提出了一 种带有触摸面板的液晶显示元件。该带有触摸面板的液晶显示元件是这样 的，触摸面板的导电膜提供在液晶显示元件的观察侧基板和设置在观察侧基 板外表面上的观察用偏光片之间，并且静电电容型触摸面板形成在触摸面板 的导电膜和偏光片的外表面之间，将偏光片的外表面用作触摸表面。在此情 况下，该带有触摸面板的液晶元件变薄了。

发明内容
然而，在日本专利提前公开No. 2008-9750中所揭示的带有触摸面板的 液晶元件中，原则上所必需的是，触摸面板导电膜的电位设定为与使用者的 电位相同。因此，使用者需要适当接地。从而，出现固定电视接收机通过插 座供电的问题，难于真正将带有触摸面板的液晶元件应用于移动装置的运用 上。另外，在上面描述的技术中，因为需要触摸面板的导电膜非常靠近使用
者的手指，所以不能将触摸面板的导电膜设置在例如液晶显示元件的深层部 分中，等等。结果，限制了设置部位。更确切地说，设计自由度变小了。而且，诸如触摸面板驱动部分和坐标检测部分的电路部分根据带有触摸面板的 液晶元件的构造必须与液晶显示元件的显示驱动电路部分分开提供。因此， 难于根据整个装置来集成各电路。
根据前述，因此所希望的是提供这样的显示装置，其具有允许显示装置 变薄的构造，并且进行适合于该构造的驱动操作，以及提供驱动该显示装置 的方法。
为了达到上述要求，根据本发明的实施例，提供的显示装置包括多个 像素，设置成矩阵；像素电极，分别提供为对应于所述多个像素；n(n^2) 个对向电极，其在作为所述多个像素的一个设置方向的扫描方向上彼此分开 设置以分别面对所述像素电极，并且延伸在垂直相交该扫描方向的另一个方 向上；显示功能层，具有根据分别施加在彼此面对的所述像素电极和所述n 个对向电极上的电压而显示图像的功能；写入驱动扫描部分，对设置在另一 方向上的预定数量的像素电极重复执行用于写入显示的信号电压的操作，并 且在该扫描方向上重复执行用于顺次将该预定数量的像素电极切换为该显 示的信号电压的写入目标的转换(shifting)操作；检测电极，在所述n个对 向电极和所述检测电极之间具有各自的静电电容；AC (交流)驱动扫描部 分，用于交流驱动所述n个对向电极的s (n>s^ 1 )个对向电极，并且随着 所述驱动扫描部分执行的该转换操作转换该s个对向电极；以及检测部分， 用于检测因外部电容的影响而在所述检测电极的每一个中引起的该交流驱 动的电压上的变化。
根据上述显示装置的实施例，n个对向电极用于显示驱动，并且在面对 像素电极的一个方向(扫描方向)上彼此分开设置。该n个对向电极至少 AC驱动分别对应于执行显示驱动的像素的部分。施加给显示功能层的信号 电压分别施加在对向电极和像素电极上。因此，例如，以对应于一个对向电 极的电压为参考，对应于一个像素电极的写入电压的大小变为信号电压的大 小。另 一方面，静电电容分别形成在n个对向电才及和检测电极之间。因为n 个对向电极被AC驱动，所以AC电压分别通过静电电容传输到检测电极。 检测部分检测检测电极侧上的AC电压。换言之，检测部分检测施加到静电 电容的电压因产生在检测电极侧上的AC电压而变化的情况。施加给静电电 容的电压上的变化导致AC驱动的AC电流部分消耗在外部电容中。就是说， 由手指等形成的外部电容等于连接到检测电极，改变了施加给静电电容的电压，并且检测部分检测静电电容上的这一变化。
写入驱动扫描部分分别通过采用在垂直相交扫描方向的另一方向上的 预定数量的像素电极作为单元给像素电极写入用于调整上述信号电压的电 压。此时，分别将写入电压的预定数量的像素电极在下文称为"写入单元"。 写入驱动扫描部分重复执行写入操作，而在扫描方向上顺次转换写入单元。
此时，AC驱动扫描部分AC驱动从扫描方向上的n个对向电极限定的s( n > s^l)个对向电极的电压。施与被AC驱动的s个对向电极上的条件在此要 包含面对预定数量的像素电极(在写入单元内)的对向电极作为写入目标。 同样，AC驱动扫描部分随着写入单元的转换而转换要纟皮AC驱动的s个对 向电极，以通常完成上面的条件。
在本发明的实施例中，优选地，写入驱动扫描部分/人n个对向电才及中选 择连续的两个或更多个的s个对向电极，驱动这样选择的连续两个或更多个 的s个对向电极，并且重复执行AC驱动，而在扫描方向上转换对向电极的 选择目标。同样，写入驱动扫描部分执行交流操作，从而公共的一个或更多 个对向电极包含在用连续两个AC驱动操作而选择的目标中，而重复执行 AC驱动。
在此情况下，AC驱动扫描部分执行AC驱动操作，而变化同时驱动的 两个或更多个对向电极的组合(选择的目标)。此时，AC驱动扫描部分执行 转换操作，从而公共的一个或多个对向电极包含在用连续两个AC驱动操作 选捧的目标中。因此，被AC驱动的对向电极组的转换步骤比被同时AC驱 动的对向电极组的转换步骤小。从相反方向考虑，被同时AC驱动的对向电 极组的宽度可以做得很大，尽管对向电极被细微转换。因此，相反的两个操调。
在本发明的实施例中，优选地，n个对向电极的节距长度是像素电极在 扫描方向上设置的节距的两倍或多倍。同样，当预定数量的像素电极用作一 个写入单元时，写入驱动扫描部分和AC驱动扫描部分在面对AC驱动的对 向电极的两个或多个写入单元中的每个写入单元执行写入。在完成两个或多 个写入单元的写入操作后，写入驱动扫描部分和AC驱动扫描部分将AC驱 动的目标转换到其相邻的其它对向电极，并且分别执行在面对其它对向电极 的其它两个或多个写入单元中的每个写入单元的写入。根据本发明的另一个实施例，提供驱动显示装置的方法，包括如下步骤 控制施加在多个像素电极和n (n^2)个对向电极上的电压，该多个像素电 极提供为分别对应于设置成矩阵的像素，该n (n^2)个对向电极在作为所 述多个像素电极的一个设置方向的扫描方向上彼此分开设置，以分别面对所 述多个像素电极,由此表示图像的灰度(gradation);以及从具有静电电容形 成在该n个对向电极和所述检测电极之间的检测电极，分别检测外部电容的 影响引起的输出上的变化；该第一步骤包括重复执行对设置在与该扫描方向 垂直相交的另一方向上的预定数量的像素电极写入用于显示的信号电压的 操作，以及在该扫描方向上顺次切换该预定数量的像素电极作为写入单元的 转换操作；以及交流驱动所述n个对向电极的s (n > s 2 1)个对向电极，并 且随着该转换操作在该扫描方向上转换该s个对向电极；其中在该第二步骤 中，检测所述对向电极根据交流驱动的输出上的变化。
在本发明的另一个实施例中，优选地，在第一步骤的写入驱动步骤中， 从所述n个对向电极中选择两个或更多个的s个对向电极，AC驱动如此选 择的两个或更多个的s个对向电极，并且重复执行AC驱动，而在扫描方向 上转换选择对向电极的目标。同样，执行转换操作，从而公共的一个或多个 对向电极包含在连续两个AC驱动操作选择的目标中，而重复执行AC驱动。 或者，优选地，在第一步骤的写入驱动步骤和AC驱动步骤中，在n个对向 电极的节距为两倍或者更多倍所述像素电极在该扫描方向上设置的节距的 情况下，当该预定数量的像素电极用作在面对交流驱动的该对向电极的两个 或更多个写入单元中的一个写入单元时，每个写入单元都执行该写入操作。 同样，在完成该两个或多个写入单元的该写入操作后，将该AC驱动的目标 切换到相邻的其它对向电极；并且在面对该相邻其它对向电极的该其它两个 或多个写入单元中，每个写入单元都执行写入。
根据本发明的实施例，能够提供这样的显示装置及其驱动方法，该显示 装置具有使其变薄的构造，并且执行适合于该构造的驱动操作。


图1A和IB分别为等效电路图和示意性截面图，其都用于说明根据本 发明的显示装置中的示例的触摸传感器部分的操作；
图2A和2B分别为当手指接触或者接近图1A和IB所示触摸传感器部分时的等效电路图和示意性截面图3A至3C分别为示出在图1A和1B所示的触摸传感器部分中获得的 输入/输出波形的波形图4A至4C和4D分别为在根据本发明第一实施例的显示装置中专门用 于触摸检测电极以及驱动该电极或检测的电路的布置的俯视图和示意性截 面图5是在根据本发明第一实施例的显示装置中像素的等效电路图6A和6B分别为适合于示出作为检测目标的位置的电极图案的俯视 图和示出执行触摸检测操作的检测电路的构造的电路图7A和7B分别为在根据本发明第一实施例的显示装置中示出对向电 极图案的俯视图和包括对向电极图案的触摸传感器部分的等效电路图8A、 8B和8C分別为在根据本发明第一实施例的显示装置中示出对 向电极选择情形(要同时AC驱动一组电极的决定)及其转换(分辨率)的 俯视图9是根据本发明第 一 实施例的变化2的显示装置的示意性截面图IO是根据本发明第二实施例的显示装置的示意性截面图11A和11B分别为示意性透视图，其都用于说明在根据本发明第二
实施例的显示装置中FFS模式液晶元件的操作；
图12A和12B分别为截面图，其都用于说明在根据本发明第二实施例
的显示装置中FFS模式液晶元件的操作；
图13是根据本发明第二实施例的变化1的显示装置的示意性截面图； 图14A、 14B和14C分别为说明AC驱动才艮据本发明第三实施例的显示
装置的方法的俯视图15A和15B分别为示出根据本发明第四实施例的显示装置的面板结
构的俯碎见图；和
图16是示出本发明第四实施例的变化1的面板结构的截面图。
具体实施例方式
在本发明的显示装置的示例中，相对于触摸传感器的检测电极(在显示 表面侧的手指等接近的电极)提供在面板内的一个电极也用作液晶控制的电 极。在此情况下，要检测的静电电容形成在检测电极和该一个电极之间。因为该一个电极优选提供为面对检测电极和像素电极二者，所以该一个电极将 在下文中简称为"对向电极"。
另一方面，关于液晶控制的电极，为了给诸如液晶层的显示功能层施加 电场，为多个像素公共提供的公共电极(所谓的Vc。m驱动电极)用作面对每 个像素的像素电极。在液晶显示的控制中，施加给公共电极的公共电压是作 为信号电压的参考的电压。在已知的低功耗驱动中，公共电极为AC脉冲驱 动，作为将使用的电压绝对值减小约一半的方法。在本发明的显示装置的示
例中，例如，用于控制液晶等的诸如AC脉冲驱动的AC驱动的公共电压也 用作触4莫传感器的驱动电压。以另一种方式表示，上述的触摸传感器的对向 电极和液晶装置的公共电极共享。
当然，这里的对向电极的AC驱动必须适合于Vc。m驱动，并且因此这是
对显示驱动的要求(第一要求)。
另外，优选地，触摸传感器不仅简单地检测手指等接近或者接触显示装 置的显示表面，而且也在显示表面内检测手指等的操作位置。为了在例如显 示多个按钮的图像时检测哪一个按钮被操作，将既作为显示驱动的公共电极
其原因是操作位置的检测是根据对显示像素线的驱动没有障碍的情况下哪 一个对向电极发生静电电容变化。更具体地讲，只有通过分割获得的对向电
极被AC脉冲驱动，它们设置在包含作为显示驱动的扫描目标的像素线的区 域中。同样，随着像素线的扫描一起，要AC脉沖驱动的对向电极与包含被 扫描的像素线的区域的运动一起运动(扫描)。在扫描期间，监控静电电容 的变化，并且因此可以根据对向电极具有最大静电电容变化时的位置来识别 手指等的操作位置。如上是在显示控制的公共电极和传感器驱动电极共享时 触摸传感器位置检测的要求(第二要求)。
而且，当为了实现上述的第二要求对屏幕内的部分进行触摸传感器的电 极驱动时，存在发生下面的不方便的可能性。当显示最靠近对向电极端部的 像素线并且扫描进行到下一像素线时，随着扫描的进行也进行对向电极的 AC脉冲驱动到相邻对向电极侧的AC脉沖驱动的转换操作。正因为这个原 因，驱动电压的细微变化在像素线的显示上施加影响。就是说，对于整个显 示屏担心对向电极之间的边界轻微地出现线条。
另一方面，当原来的对向电极被细微地分割为对应于像素线时，通过分割获得的AC脉冲驱动的对向电极也转换到对各像素线执行各显示驱动的另 一个上。此时，因为甚至对于任何像素线对向电极的AC脉沖驱动转换条件 彼此等同，所以几乎不呈现边界线。另外，像素电极的转换频率接近公共电 压的驱动频率。因此，当各像素线提供对向电极时，即使存在驱动电压上的 细孩i变化，人类的肉眼也难于看见这样的变化。
而且，当原来的对向电极也被细微地分割时，触摸传感器获得列方向上 的高分辨率。然而，因为通常诸如手指的被检测目标大于像素线的尺寸，所 以没有必要获得如此高的分辨率。另外，更重要的是，当原来的对向电极也 被细微分割为分别对应于像素线时，通过静电电容将公共电极的公共电压传 输到检测电极所获得的电压(传感器电压Vs)变得很小。结果，由于噪声的 影响而降低了S/N比。由上述可知，当在触摸传感器上进行位置检测时，原 来的对向电极被分成多个部分，并且得到的各部分被顺次驱动，看到这样的 权衡关系，其中作为驱动目标的对向电极的线转换到另一个，由此降低了图 像质量，并且与保证传感器电压Vs的大小(保证S/N比)相抵触。当传感 器驱动电极和显示驱动的公共电极共享时，减轻或者緩和这样的权衡关系是 所希望的第三个要求。
下面将要描述的四个实施例的每一个都包括用于实现上述所希望的第 一至第三要求中的一个或多个的对向电极的结构和驱动对向电极的方法。在 下文中，将参考附图详细描述本发明的四个实施例。
首先，将参考图1A和1B、图2A和2B以及图3A至3C,描述作为四 个实施例公共项的本发明显示装置示例的触摸检测的基础。图1A和图2A 分别为触摸传感器部分的等效电路图，而图1B和图2B分别为触摸传感器 部分的结构图(示意性截面图)。这里，图1A和1B示出了作为一皮^r测目标 的手指没有接近触摸传感器的情况，而图2A和2B示出了作为被^r测目标 的手指接近或者接触触摸传感器的情况。
这些图所示的触摸传感器部分是静电电容型触摸传感器，并且由如图 1B和图2B所示的电容元件组成。具体地讲，电容元件(具有静电电容)Cl 由电介质D和一对电极组成，该对电极彼此面对设置，并且保持电介质D 在电极即驱动电极El和检测电极E2之间。如图1A和图2A所示，电容元 件C1的驱动电极E1连接到用于产生AC脉冲信号Sg的AC信号源S,并且 其检测电极E2连接到电压检测器DET。此时，检测电极E2通过电阻R接地，由此电固定到DC电平。
具有预定频率例如约几kHz至约十几kHz的AC脉冲信号Sg从AC信 号源S施加给驱动电极E1。 AC脉冲信号Sg的波形图如图3B所示。在此情 况下，在检测电极E2上呈现如图3A所示的输出波形(检测信号Vdet)。应 当注意的是，尽管稍后将进行详细地描述，但是在本发明的实施例中，驱动 电极El对应于本发明的显示装置示例中的液晶驱动的对向电极(多个像素 公用、面向像素电极的电极)。这里，对于液晶驱动，对对向电极进行称作 Vc咖反相(inversion)驱动的AC驱动。因此，在本发明的显示装置的示例 中，V画反相驱动的公共驱动信号V,也用作AC脉冲信号Sg,根据该AC 脉沖信号Sg来驱动触摸传感器的驱动电极El。
在此状态下，如图1A和1B所示，其中手指没有接触触摸传感器，电 容元件C1的驱动电极E1为AC驱动，从而随着电容元件C1的充电/放电， 在检测电极E2中呈现AC检测信号Vdet。在下文，此时的检测信号将描述为 "初始检测信号Vdet。"。尽管检测电极E2侧为DC接地，但是在高频方面没 有接地。结杲，不存在AC放电通道，并且因此初始检测信号Vdet。的脉冲峰 值相对很大。然而，在AC脉冲信号Sg升高后随着时间的流逝，初始检测信
号Vdeto的脉冲峰值因损耗而逐渐降低。图3C示出了按比例放大的波形。初 始检测信号Vdet。的脉冲峰值因高频损耗在很短的时间流逝后从初始值的2.8
V降4氐约0.5 V。
在手指容易地接触或者接近检测电极E2时，就从该初始状态给检测电 极E2施加了影响，如图2A所示，电路状态改变到等同于电容器C2连接到 检测电极E2情况的状态。其原因是在高频方面人体变为与一侧接地的电容 器等同。在此接触状态下，形成了 AC信号通过电容元件C1和C2放电的通 道。因此，随着电容元件Cl和电容器C2的充电/;J文电，分别引起AC电流 11和I2通过电容元件C1和电容器C2流动。正因为这个原因，初始检测信 号Vdeto的电压根据电容元件Cl和电容器C2的电容值之间的比率等划分成 各个值。
图3A和3C所示的检测信号Vdetl为手指接触4企测电极E2时在检测电极 E2中呈现的检测信号。从图3C上应当理解的是，检测信号的降低量的范围 为约0.5至约0.8V。图1A和1B以及图2A和2B所示的电压检测器DET例 如通过采用阈值电压Vth来检测检测信号的降低，由此检测手指接触了检测电极E2。
在下文，将参考附图，根据显示装置的结构和梯:作，来详细描述本发明 的第一至第四实施例。 第一实施例
图4A至4C分别示出了在根据第一实施例的显示装置中专门用于电极
以及驱动或检测该电极的电路的布置的俯视图。同样，图4D示出了根据第 一实施例的显示装置结构的示意性截面图。图4D示出了例如在行方向上(在 像素显示线方向上)的六个像素的截面。图5是像素的等效电路图。图4A 至4D所示的显示装置是包括液晶层作为"显示功能层"的液晶显示装置。
如前所述的液晶显示装置1具有电极(对向电极)。在此情况下，该对 向电极是两个电极中的多个像素公用的公共电极，所述两个电极彼此面对以 将液晶层保持在其间。同样，各像素给灰度显示的信号电压以参考电压的公
共驱动信号Ve。m施加给相应的对向电极。在本发明的第一实施例中，对向电
极也用作传感器驱动的电极。在图4D中，为了使截面结构更加清楚，作为 本发明实施例的主要构成元件的对向电极、像素电极和检测电极都以阴影线 给出。然而，对于对向电极、像素电极和检测电极之外的诸如基板、绝缘膜 和功能膜的每一部分都省略了阴影线。阴影线的省略也应用于图4A至4D 中及之后的任何其它截面结构图。
在液晶显示装置1中，图5所示的各像素PIX设置成矩阵。如图5所示， 像素PIX的每一个都具有作为像素的选择元件的薄膜晶体管(TFT) 23 (在 下文描述为"TFT23")、液晶层6的等效电容C6和保持电容器(也称为"附 加电容器，，)Cx。在表示液晶层6的等效电容C6的一侧上的电极是像素电极 22。在此情况下，初始像素电极被分成各部分以分别对应于像素，并且各部 分也就是像素电极22设置成矩阵。另一方面，等效电容C6的另一侧上的电 极为多个像素公用的对向电极43。
像素电极22连接到TFT 23的源极和漏极之一，并且信号线SIG连接到 TFT23的源极和漏极的另一个。信号线SIG连接到垂直驱动电路(未示出)
(参考图14A至14C，涉及稍后描述的第三实施例)，而具有信号电压的视 频信号从垂直驱动电路提供给信号线SIG。为对向电极43供给公共驱动信 号V國。公共驱动信号V匿是通过以中心电位为参考将每个水平时间周期
(1H)的正负电位反相获得的信号。TFT 23的栅极被设置在行方向即显示屏的横向上的所有像素PIX电公用，由此形成扫描线SCN。从垂直驱动电 路(未示出)输出以便导通/截止TFT23栅极的栅极脉沖提供给扫描线SCN。 正因为这个原因，扫描线SCN也称为栅极线。
如图5所示，保持电容器Cx与等效电容C6并联连接。为了防止写入电 位由于等效电容C6中存储电容不足引起的TFT23的泄露电流等而被减小， 提供保持电容器Cx。另外，增加保持电容器Cx在防止闪动和改善图像亮度 均匀性上也是有用的。
具有这样在此设置的像素的液晶显示装置1包括基板2 (下文称为"驱 动基板2")、设置为面对驱动基板2的对向基板4以及设置在驱动基板2和 对向基板4之间的液晶层6。在此情况下，图5所示的每个TFT23形成在驱 动基板2的从截面结构(参考图4D)观察时在截面图中没有呈现的部分中， 并且各像素的驱动信号(信号电压)提供给驱动基板2。
驱动基板2具有TFT基板21和多个像素电极22, TFT基板21 (其基 板主体部分由玻璃等制造)作为其上形成有如图5所示的每个TFT 23的电 路基板，像素电极22在TFT基板21上设置成矩阵。用于驱动像素电极22 的显示驱动器(垂直驱动电路、水平驱动电路等)(未示出)形成在TFT基 板21上。另外，图5所示的每个TFT 23和诸如信号线SIG与扫描线SCN 的配线形成在TFT基板21上。用于执行稍后描述的触摸检测操作的检测电 路(参考图6A和6B )可以形成在TFT基板21上。
对向基板4具有玻璃基板41、形成在玻璃基板41的一个表面上的滤色 器42和形成在滤色器42 (在液晶层6侧)上的对向电极43。滤色器42通 过周期性设置例如红(R)、绿(G)和蓝(B)的三种滤色器层而构造。在 此情况下，R、 G和B三种颜色制作成对应于像素PIX的每一个(像素电极 22的每一个)。应当注意的是，尽管在某些情况下，R、 G和B之一对应的 像素称为子像素，并且三种颜色R、 G和B分别对应的子像素统称为像素， 但是这里也将子像素描述为像素PIX。对向电极43也用作组成执行触摸检 测4栗作的触:l莫传感器一部分的传感器驱动电极，并且对应于图1A和1B以 及图2A和2B所示的驱动电极El。
对向电极43通过采用接触导电柱7连接到TFT基板21。同样，具有 AC脉沖波形的公共驱动信号Vc。m从TFT基板21通过接触导电柱7施加给 对向电极43。该公共驱动信号Vc。m对应于从如图1A和1B以及图2A和2B所示的驱动信号源S提供的AC脉冲信号Sg。
检测电极44形成在玻璃基板41的另一表面上(在显示表面侧上)，并 且保护层45还形成在检测电极44上。检测电极44构成触摸传感器的一部 分，并且对应于如图1A和IB以及图2A和2B所示的检测电极E2。用于执 行稍后描述的触摸检测操作的检测电路(参考图6A和6B )可以形成在玻璃 基板41上。
液晶层6作为"显示功能层"根据横过液晶层6施加的电场的状态调制 在其厚度方向(电极22和43面对的方向)上透过液晶层6传输的光。液晶 层6采用各种模式的任何一种的液晶材料，例如扭曲向列(TN)、垂直配向 (VA)或者电控双折射(ECB)模式的液晶材料。
配向膜分别设置在液晶层6和驱动基板2之间以及液晶层6和对向基板 4之间。另外，偏光片分别设置在驱动基板2的非显示表面侧(即背面侧) 上以及对向基板4的显示表面侧上。为了简便，在图4A和4D中省略了这 些光学功能层的图解。
图4A所示的初始对向电极43在像素设置的行或列方向，即第一实施例 中的列方向上(图4中的纵向方向上)，分成各部分。分割的方向对应于显 示驱动中像素线的扫描方向，即垂直驱动电路(未示出)沿其顺次激活扫描 线SCN的方向。初始对向电极43共计分成n部分。因此，所产生的对向电 极43一1，43—2,43—3， ...， 43一m, ...，43—n设置为平面状，以在行方向上具有长条 状图案，并且以相应平面内的相互隔开的距离彼此平行设置。
通过n分割获得的对向电极43—1至43—n的至少两个或者更多的m( < n ) 个对向电极被同时驱动。就是说，公共驱动信号Vc。m同时施加给m个对向 电极43—1至43—m,并且每个水平时间周期(1H)重复执行其电位反相。此 时，其它对向电极因没有对其给出驱动信号而其电位不变。在本发明的第一 实施例中，同时驱动的一批对向电极描述为AC驱动电极电路EU。在本发 明的第一实施例中，对于每个AC驱动电极电路EU，对向电极的数量设定 为给定数量m。另外，当结合在一起的对向电极组合改变时，AC驱动电极 电路EU在列方向上以台阶形状转换。就是说，每次转换都改变选作AC驱 动电极电路EU的对向电极的组合。同样，在一次转换中，通过分割获得的 一个对向电极变为不被选择，而通过分割获得的另一个对向电极被重新选择 在AC驱动电极电路EU中。对该转换操作换句话说，"n个对向电极43—1到43_n以与像素电极22 相同的数量(即像素的数量)在列方向上等间隔地设置，并且当重复执行 Vc。m AC驱动时，通过采用对向电极43—1至43—n在列方向上设置的节距作 为单元，选作一个AC驱动电极单元EU的 m ( < n)个对向电极的组合在歹'J 方向上被转换"。这里，"对向电极的节距"是指通过将对向电极在列方向上 的宽度以及在宽度方向上相邻于这些对向电极一侧的另一个对向电极的分 开距离相加所获得的距离。通常，对向电极在列方向上的节距等于列方向上 的像素尺寸。
这样的采用对向电极的AC驱动电极单元EU作为单元的Ve。m AC驱动 操作，以及用于转换AC驱动电极单元EU的转换操作，由作为提供在垂直 驱动电路(写入驱动扫描部分)(未示出)内的"AC驱动扫描部分"的Vc。m 驱动电路9来执行。V函驱动电路9的操作被看作等于"移动AC信号源S (参考图1A和1B以及图2A和2B)以同时Vc。m AC驱动列方向的m个对 向电极的配线，并且当选择的对向电极被逐一地改变时在列方向上扫描对向 电极的操作"。
另 一方面，检测电极44由多个条状电极图案(检测电极44—1至44—k) 组成，条状电极图案在沿其分开形成对向电极43的电极图案(对向电极43一1 至43_n)的方向上延伸。检测信号Vdet分别从k个检测电极44_1至44—k输 出。采用图1A和1B以及图2A和2B所示的电压检测器DET作为基本检测
单元，这些k个检测信号Vdet输入到作为"检测部分"的检测电路8。
应当注意的是，尽管图4A和图4B分别示出了电极图案的说明，但是 事实上，如图4C所示，检测电极44—1至4tk设置为位于对向电极43J至 43一n之上，由此使其能够检测二维平面内的位置。就该结构而言，检测电路
在检测列方向上位置的阶段可以获得列方向上的位置信息。换言之，V,驱
动电路9的Ve。m驱动操作，以及检测电路8的操作，例如根据具有预定周期 的时钟信号而彼此同步。对于这样的同步操作，发现Vc。m驱动电路9驱动分
果，能够检测手指接触对应的检测电极44—1至44—k之一的位置中心。这样 的检测操作通过用于控制整个液晶显示装置1的基于计算机的整体控制单元 (未示出)来控制，该控制单元例如为CPU或者微型计算机，或者触摸检测的控制电路。
图6A和6B分别为适合于示出检测目标位置的电极图案的俯视图和示 出用于执行触摸检测操作的检测电路8的构造的电路图。如图6A所示，具 有倾斜线的对向电极43_1连接到要选择的AC信号源S,并且对向电极43—1 之外的对向电极43—2至43—5每一个都保持在GND电位，该GND电位给 出Vc。m反相驱动的中心电位。对向电极43—1的选定状态也称为ON状态， 并且非选定状态也称为OFF状态。图6B示出了电压检测器DET和AC信 号源S的电路图，电压检测器DET或者与对向电极43一1至43—5的组交叉 或者连接到检测电极44。静电电容元件Cl一l至C1—5分别形成在检测电极 44和对向电极43—1至43一5之间的交叉部分中。应当注意的是，在第一实施 例中，事实上如前所述，构成AC驱动电极单元EU的m个对向电极同时被 AC驱动。因此，图6A所示的一个对向电极(例如，对向电极43—l)可以 被看作对应于AC驱动电极单元EU。
图6B所示的AC信号源S具有控制部分91、两个开关SW ( + )和SW (-)、门锁电路92、緩冲电路(波形成形部分)93和输出开关SW。控制电 路91是用于控制两个开关SW ( + )和SW (-)转换正电压V ( + )和负电 压V(-)的电路。甚至在AC信号源S内没有提供控制部分91时，外部CPU 等也可以代替控制部分91。开关SW ( + )连接在设定在正电压V ( + )的端 子和门锁电路92的输入端子之间，并且开关SW (-)连接在设定在负电压 V (-)的端子和门锁电路92的输入端子之间。门锁电路92的输出端子通 过緩冲电路93连接到输出开关SW的ON侧节点。緩冲电路93是用于输出 电位的电路，该输出电位通过对分别设定在正电压V ( + )和负电压V (-) 的端子补偿输入电位来获得。这里，输出开关SW由控制部分91控制，以 根据控制部分91进行的控制，来控制AC信号源S设定在ON状态(选择 状态或者激活状态)或者连接到GND即设定在非激活状态。因为控制部分 91的功能需要与对其它AC信号源S的控制同步，所以通常控制部分91的 功能由这样的构造执行用该构造例如通过移位寄存器或者类似物等向前传 送通过转换激活的AC信号源S的组选择的信号。
电压检测器DET连接到检测电极44,静电电容元件C1J至C1—5的每 一个都连接到检测电极44。图6B所示的电压检测器DET由OP放大器电路 81、矫正电路82和A/D转换器83组成。如图6B所示，OP放大器电路81由OP放大器84、电阻器R1和R2以及电容器C3组成，并且形成去除噪声 的滤波电路。滤波电路的放大系数根据电阻器Rl和R2的电阻值之间的比 率等确定，并且因此滤波电路的放大系数也用于信号放大电路。检测电极44 连接到OP放大器84的非反相输入端(+ ),并且检测信号Vto输入到OP放 大器84的非反相输入端(+ )。检测电极44通过用于电固定检测电极44的 电位的DC电位的电阻器R连接到接地电位。电阻器R2和电容器C3的并 联组合连接在OP放大器84的输出端和反相输入端(-)之间，并且电阻器 Rl连接在操作放大器84的反相输入端(-)和接地电位之间。矫正电路82 具有用于执行半波矫正的二极管Dl、充电电容器C4和放电电阻器R0。 二 极管Dl的阳极连接到OP放大器电路81的输出端，并且充电电容器C4和 放电电阻器R0的并联组合连接在二极管Dl的阴极和接地电位之间。充电 电容器C4和放电电阻器R0形成平滑电路。二极管D1阴极上的电位(从矫 正电路82输出的信号)通过A/D转换器83读出为数字值。在图6B的A/D 转换器83中仅示出了用于比较输入电压和阚值的比较器85，并且因此为了 简单起见，省略了 A/D转换器83取决于诸如电阻器阶梯类型或者电容分割 类型的比较器类型而不同的局部构造。从A/D转换器83输出的数字值还通 过比较器(未示出)等与预定阈值Vth (参考图3A)比较。因为比较器也可 以以诸如CPU的控制电路(未示出)的功能的形式予以实现，所以为了筒 单起见而在此省略了其图解。比较结果用作代表是否进行了触摸的信号，例 如作为代表在各种应用中是否进行了按钮操作的信号。
作为"AC驱动扫描部分，，的V纖驱动电路9形成在图4D所示的驱动 基板2侧上。然而，作为"检测部分，，的检测电路8可以形成在驱动基板2 侧或者对向基板4侧上。因为为了减少制造工艺量，大量的TFT彼此集成， 所以检测电路8也优选与这些TFT —起形成在驱动基板2上。然而，配线电 阻在某些情况下因检测电极44存在于对向基板4侧而增加，并且检测电极 44由透明电极材料制造。在此情况下，为了避免配线电阻高引起的问题，检 测电路8优选形成在对向基板4侧上。然而，当仅为了检测电路8而在对向 基板4上采用TFT形成工艺时，存在增加制造工艺成本的缺点。因此，最好 通过统筹考虑上述优点和缺点来确定^r测电路8的形成位置。
接下来，将参考图7A和7B来描述通过具有上述AC信号源S作为基 本构造的Ve。m驱动电路9实现的对向电极43的转换和AC驱动。图7A示出了通过采用像素显示线单元(也称为"写入单元")的分割获得的对向电
极43—1至43—n。同样，图7B示出了当作为对向电极43—1至43—n的第一 个的对向电极43J被驱动时触摸传感器部分的等效电路图。如图7A所示， AC信号源S连接到对向电极43—1，并且因此对向电极43一1被AC驱动。 此时，如前所述，如图7B所示的等效电路形成在触摸传感器部分中。然而， 在此情况下，电容元件C1—1至C1—n的每个静电电容值用"Cp"表示，并 且除了电容元件Cl一l至C1—n外连接到检测电极44的电容部件的电容值(寄 生电容)用"Cc，，表示。同样，从AC信号源S提供的AC电压的有效值用 "VI"表示。此时，电压检测器DET所检测的检测信号Vdet在没有手指触 摸检测电极44时具有电压Vs，并且当手指触摸检测电极44时具有电压Vf。 在下文，电压Vs和Vf的每一个将称为"传感器电压"。 在没有接触状态下的传感器电压Vs由公式(1 )表示 VS = V1 x {Cp/ (nCp + Cc) } .... ( 1 )
由公式(1 )应当理解的是，静电电容值Cp的每一个随着对向电极43 分割数n的逐渐增加而变小。尽管公式(1)的分母因分母的因数"nCp"近 似保持不变而变化不大，但是在此情况下公式(1)的分子变得很小。结果 传感器电压K的大小(AC电压的有效值)随着对向电极43的分割数n的 逐渐增加而变得很小。正因为这个原因，分割数n不应很大。
另一方面，当分割数n很小且因此一个对向电极43J的面积很大时， 在电极间转换V,AC驱动时的细微的电位变化(瞬间电位变化)在显示图 像上呈现为线的形式。为了应对这样的情形，尽管在第一实施例中，如前所 述，每个像素显示线(每个写入单元)进行自身分割，但是多个对向电极同 时V,AC驱动。另外，通过分割获得的部分对向电极连续选择至少两次。 结果，同时获得防止因分割数n的增加引起的传感器电压的减少(S/N比的 减少)，以及在电极转换的情况下电位变化的衰减(暗淡)。
图8A至8C分别为说明AC驱动操作和转换操作的俯3见图。AC驱动电 极单元EU由七个对向电极组成，每个对向电极在图8A至8C的每一个中都 由斜线表示。图8A至8C示出了当AC驱动电极单元EU在列方向上以一个 像素线为单元转换时选择区域的转变。尽管对于图8A的时间周期T1，第一 个写入单元没有选择，但是从第二像素线到第八像素线选择了对应于像素线 的对向电极，并且同时由AC信号源S进行AC驱动。在接下来的周期(时间周期T2)中，AC驱动电极单元EU转换一个写入单元。结果，如图8B 所示，没有选择分别对应于第一和第二像素线的两个对向电极，选择了分别 对应于第三像素线及其后的七个像素线的七个对向电极，并且没有选择其它 的对向电极。而且，在接下来的周期(时间周期T3)中，AC驱动电极单元 EU再转换一个写入单元。结果，如图8C所示，没有选择分别对应于第一至 第三像素线的对向电极，选择了分别对应于第四像素线及其后的七个像素线 的七个对向电极，并且没有选择其它的对向电极。之后，类似于上述情况重 复转换操作和AC驱动操作。
由上面的描述可见，根据本发明第一实施例的显示驱动的驱动方法可以 说成"包括显示驱动步骤和触摸检测步骤，并且显示驱动步骤和触摸^r测步 骤包括AC驱动步骤、检测步骤和转换步骤"的示例。在此情况下，在显示 驱动步骤中，控制了施加在行和列方向上设置为平面状的多个像素电极22 上以及设置为平面状以便分别面对多个像素电极22且在与行和列方向的行 或列平行的扫描方向上分开设置的多个对向电极43上的电压，由此执行图 像的灰度的表示。另外，在触摸检测步骤中，在显示驱动期间，在检测电极 44侧上4企测到由于外部电容C2的影响而减少施加在电容元件Cl上的电压 (例如，与各传感器电压Vs成比例)，电容元件Cl形成在分别彼此面对的 多个对向电极43和多个检测电极44之间。同样，在AC驱动步骤中，从多 个对向电极43中选择了连续两个或者更多个对向电极，然后AC驱动。同 样，在检测步骤中，测量了在AC驱动阶段传输到检测电极44侧的AC电压 的大小，并且根据检测结果判断是否存在外部电容C2。同样，在转换步骤 中，对向电极的选择目标在扫描方向上转换，从而公共的一个或者更多个对 向电极通过连续两个AC驱动操作来选择。
通过执行该操作，因为公式(1)中的n值减少到实际分割数的1/7,所 以传感器电压Vs的有效值变得更加大。另一方面，如图8A至8C所示，#皮
是对应于一个像素线的一个对向电极。因此，AC驱动的切换频率变为等于 公共驱动信号Ve。m的1H反相频率。该频率变为很高的频率，其通过例如60 Hz的商业频率乘以列方向上的像素数获得。例如，当列方向上的像素数为 480时，该频率变为28.8kHz，并且脉沖波形的频率为28.8 kHz的一半，即 14.4 kHz。因此，AC驱动转换引起的图像变化具有充分高的频率，人的肉电极驱动转换引起的图像质量的下降彼此协调。
接下来，将描述具有上述结构和构造的液晶显示装置的操作。
驱动基板2上的显示驱动器(例如水平驱动电路和垂直驱动电路(都未 示出))以线序方式给对向电极42的电极图案(对向电极43J至43一n)提 供公共驱动信号Vc。m。此时，如何选择对向电极43以及如何转换对向电极
43按着如上所述进行。公共驱动信号Ve。m也用于控制图像显示的对向电极
的电位。另外，显示驱动器通过信号线SIG给像素电极22提供信号电压， 并且在该操作的同时以线序方式通过扫描线SCN控制像素电极22的TFT的 切换。结果，根据公共驱动信号Vc。m和对应的一个像素信号确定的电场在每
个像素的纵向(垂直于驱动基板2的方向)上施加在液晶层6上，由此调制 液晶状态。在这样的方式下，执行了所谓的反相驱动的显示。
另一方面，在对向基板4侧上，电容元件Cl分别形成在对向电极43 的电极图案(对向电极43一1至43_n)和检测电极44的电极图案(检测电极 44—1至44—k)之间的交叉点中。当公共驱动信号Vc。m顺次以分时方式施加 给对向电极43的电极图案时，在以分时方式顺次施加公共驱动信号Vc。m的 对向电极43的电极图案和检测电极44的电极图案之间的交叉点中形成的一 列电容元件C1充入"丈出电荷。结果，具有对应于电容元件Cl的电容值大 小的检测信号Vdet分别从检测电极44的电极图案输出。在没有使用者手指 触摸对向基板4的表面的情况下，检测信号Vdet的大小变为近似常数(传感 器电压Vs)。作为充电/放电目标的电容元件Cl的线随着公共驱动信号Vc。m
的扫描而以线序方式移动。
这里，当使用者的手指触摸对向电极4表面上的任何位置时，手指触摸 引起的电容C2加给原来在使用者手指触摸的位置形成的电容元件Cl的电
容。结果，在扫描到触摸位置(也就是，当公共信号Vc。m施加给电极图案时， 对应于对向电极43的电极图案的触摸位置)的时间点上检测信号Vdet的值 (传感器电压Vs)变得小于检测信号Vdet在任何其它位置的值(变为传感器
电压Vf (< Vs))。检测电路8 (参考图6B)比较检测信号Vdet与阈值电压
Vth的大小。当检测信号Vdet的大小等于或者小于阈值电压Vth时，检测电路 8判断有关位置为触摸位置。触摸位置可以通过适时施加公共驱动信号Vcom 以及适时检测大小等于或者小于阈值电压Vth的检测信号Vdet来获得。如上所述，根据本发明的第一实施例，静电电容型触摸传感器构造如下。 就是说，对于液晶驱动，初始提供在液晶显示元件中的公共电极(对向电极
43 )也用作触摸传感器的由驱动电极和检测电极组成的一对电极中的一个。
同样，用于显示驱动信号的公共驱动信号Ve。m也用作触摸传感器驱动信号。 因此，新提供的电极必须仅为检测电极44，并且不必重新准备触摸传感器驱
动信号。结果，简化了结构和构造。另外，多个对向电极被同时AC驱动， 并且转换同时AC驱动的对向电极组，从而在两个AC驱动操作中 一起选择 了对向电极。正因为这个原因，防止来自触摸传感器的检测电压的S/N比的
減少与防止图像质量的下降彼此协调。而且，因为公共驱动信号Vc固的驱动
电极和驱动电路也分别可以用作传感器驱动电极和驱动电路，所以可以更力口 节省布置空间和功耗。
应当注意的是，尽管检测电极44如图4A至4D以及图6A和6B所示 为宽度很薄的线的形式，但是检测电极44也可以形成为在行方向上具有大 宽度。当电容元件C1的电容值因太小而希望做成较大时，能够通过加大电 极宽度来应对这一情形。与此相反，例如，当电容元件Cl的电容值因电介 质D很薄并且因此电容元件C1的电容值太大而希望做成较小时，能够通过 使电极宽度变小而与应对该情形。或者，也可以采用这样的构造，使得检测 电极44分成隔离图案，并且配线在列方向上分别从得到的隔离图案中引出。 尽管电压检测器DET可以分别连接到配线以防止电路规模的扩大，但是多 个检测电极44可以彼此共享一个电压检测器DET。例如，属于一列的检测 电极44可以彼此共享一个电压检测器DET，并且因此可以通过一个电压检 测器DET使各检测电极以分时的方式执行检测。
变化1
尽管在第一实施例中，对于通过分割获得的对向电极的每个节距转换同 时驱动的对向电极组(AC驱动电极单元EU),但是本发明绝不仅限于此。 例如，AC驱动电极单元EU可以通过采用对向电极的两个节距、三个节距 或者三个以上的节距作为单元来转换。然而，当增加上述对应于一个转换操 作的节距数量时，容易看到像素的转换。因此，实际上限制了节距的数量。 然而，在此阶段上，当连接到引起电位变化的配线的电容器尺寸等不同时， 节距数施加在图像质量上的影响因连续增加对应于 一 个转换操作的节距数 而不同。因此，不可能一概确定节距数。另外，包含在AC驱动电极单元EU中通过分割获得的对向电极43的数量任意设定，只要为两个或者更多个。 然而，当对向电极43的数量做得太大时，分割和转换的意义就减弱了，并 且降低了在触摸传感器的列方向上的分辨率。而且，因为增加了显示控制和
传感器驱动的无效Ve。m驱动面积，所以无效功耗增加。通过考虑所有这些因
的数量的上限或者光学值。
在任何情况下，变化1可以看作这样的结构示例，其中"多个对向电极 在扫描方向上以等间隔并且以每两个或者更多个像素电极(也就是预定数目
的像素电极)对应一个对向电极的比率设置，并且当重复执行AC驱动时，
驱动检测部分转换通过釆用在扫描方向上对向电极设置的节距作为单元所 选择的对向电极的组合"。应当注意的是，变化1也可以应用于稍后将描述
的第二实施例和第四实施例。另外，尽管提供多个检测电极44,也就是k 个检测电极，但是仅在列方向上执行触摸检测时，也可以提供一个检测电极 44。本发明的第一实施例示出了通过利用矩阵可以检测触摸位置的结构示例。
变化2
图9示出了第一实施例的变化2。在变化2中，在截面结构中，检测电 极44分别形成在通过滤色器42面对对向电极43的位置上。结果，尽管电 容元件Cl的电容值变得很大，但是因为从显示表面到每个检测电极44的距 离变长，所以降低了手指接近的影响(电容C2)。然而，因为手指的大小大 于任何像素，所以甚至在电容C2的电容值减小时，在某些情况下电容C2 的电容值减小的影响与电容元件Cl比也是次要的。而反过来，可以增加灵 敏度。因此，可以采用如图9所示的结构。甚至在图9所示的结构的情况下， 电容元件Cl的电容值也可以通过适当变化每个检测电极44的宽度来调整。
第二实施例
接下来，将参考图10、图IIA和11B以及图12A和12B来详细描述本 发明的第二实施例。在第二实施例中，与上述的第一实施例的情况不同，具 有横向电场模式的液晶元件用作显示元件。
图10是示出根据本发明第二实施例的液晶显示装置结构的示意性截面 图。在图10中，与第一实施例对应的部分分别用相同的附图标记表示，并 且为了简单起见在此适当省略其描述。第二实施例的显示装置只有(具有不同的图案的)电极的位置与第一实
施例的显示装置不同，不同之处在于对向电极43设置在驱动基板2侧上。 在第二实施例中的对向电极43设置为面对液晶层6侧相对侧上的像素电极 22。这里，通过"面对设置"，尽管没有特别图解，但是像素电极22之间的 距离设置为相对很大，并且因此而对向电极43从像素电极22之间的部分施 加电场到液晶层6。就是说，获得了具有横向电场模式的液晶显示，其中给 液晶层6施加电场的方向为横向方向。仅限于截面上的设置，第二实施例的 液晶显示装置的其它结构与第 一 实施例的相同。
因为电容元件C1分别形成在4企测电极44和对向电极43之间，所以其 电容值的每一个都小于第一实施例(参考图4D)中电容元件C1的每一个。 然而，对于像素电极之间的大间隔能够通过釆用使每个像素的宽度加大的方 法来补偿。另外，在某些情况下相对于电容C2灵敏度增加了。
液晶显示层6用于根据电场的状态调制透射通过液晶层6的光。具有诸 如边缘场转换(FFS)模式或者平面内转换(IPS)模式的横向电场模式的液 晶用在液晶层6中。
接下来，将参考图IIA和IIB来给出更加详细的描述。在具有如图11A 和11B所示的FFS模式的液晶元件中，图案化为梳齿状的像素电极22通过 绝缘层25设置在形成在驱动基板2上的对向电极43上，并且配向膜26形 成为覆盖像素电极22。液晶层6保持在配向膜26和对向基板4侧上的配向 膜46之间。两片偏光片24和47设置为正交尼科尔(cross-Nicol)状态。两 片偏光片24和47的摩擦方向与两片偏光片24和47之一的透射轴对准。图 10示出了摩擦方向与出射侧上保护层45的透射轴对准的情况。而且，两片 配向膜26和46的摩擦方向以及保护层45的透射轴的方向设定为与像素电 极22的延伸方向(梳齿状的纵向方向)近似平行，以适合于调整液晶分子 旋转方向的范围。
接下来，将对具有上述构造的液晶显示装置的操作给出描述。
首先，将参考图11A和11B以及图12A和12B简要地描述具有FFS模 式的液晶元件的显示操作的原理。这里，图12A和12B每一个都示出了液 晶元件的主要部分的放大截面。就是说，图12A示出了在没有施加电场阶段 液晶元件的状态，而图12B示出了在施加电场阶段液晶元件的状态。
在对向电极43和像素电极22没有施加电压的状态下(参考图11A和12A ),组成液晶层6的每个液晶分子61与偏光片24在入射侧上的透射轴以 直角相交，并且与偏光片45在出射侧上的透射轴平行。正因为这个原因， 在入射侧上透射通过偏光片24的入射光h到达出射侧上的保护层45,而没 有在液晶层6内经受相差，以被出射侧上的保护层45吸收。结果，获得黑 色显示。另一方面，在对向电极43和像素电极22上施加电压的状态下(参 考图IIB和图12B),每个液晶分子61的配向方向通过施加在像素电极之间 产生的横向电场E相对于像素电极22的延伸方向在倾斜的方向上旋转。在 此情况下，优化了在白色显示阶段横向电场E的强度，从而设置在液晶层6 的厚度方向中心上的液晶分子61旋转约45。。结果，在入射侧透射通过偏光 片24的入射光h经受相差，而透射通过液晶层6，变为旋转90。的线性偏振 光。同样，因为线性偏振光然后透射通过出射侧上的保护层45,所以获得白 色显示。
应当注意的是，第二实施例中的触摸传感器部分仅与第 一 实施例中的截 面结构内的电极设置不同，并且因此其基本操作与第一实施例通用。就是说， 通过重复执行Ve。m AC驱动操作和转换操作，在列方向上驱动对向电极43， 并且通过电压检测器DET检测此时的传感器电压Vs和Vf之差。同样，检测 的传感器电压v作为数字量与阈值电压Vth比较，由此通过采用矩阵设置检 测手指接触或者接近^r测电极44的位置。此时，与第一实施例的情况相类 似，如图8A至8C所示，m (在图8A至8C中m=7 )个对向电极43同时 AC驱动。因此，在每个周期AC驱动电极电源EU转换对应于一个写入单 元的一个对向电极43后，再一次执行AC驱动操作。因此，重复执行转换 操作和AC驱动操作。正因为这个原因，因为公式(1 )中的分割数n的值 减少到实际分割数量的1/m,所以传感器电压Vs变得更加大。另一方面，如 图8A至8C所示，重新包含在选择的对向电极组中并且耳又代没有包含在选 择的对向电极组中的单元是对应于一个像素线的一个对向电极。因此，AC
驱动的转换频率等于公共驱动信号Ve。m的1H反相频率。该频率变为非常高 的频率，通过例如60Hz的商业频率乘以列方向上的像素数获得。例如，当 列方向上的像素数为480时，该频率变为28.8kHz，并且脉冲波形的频率为 28.8kHz的一半，即14.4kHz。因此，在AC驱动中转换引起的图像变化具 有足够高的频率，人的肉眼是不可见的。由上可知，防止传感器电压减少引 起的S/N的减少与防止转换电极驱动引起的图像质量下降彼此协调。除了上述的效果外，与第一实施例的情况相类似，其优点在于因共享 Vcom驱动和传感器驱动的电极而使构造简单。另外，因为公共驱动信号Vc。m 的驱动电极和驱动电路也可以分别用作传感器驱动电极和驱动电路，所以可 以更加节省设置空间和功耗。
变化1
图13示出了本发明第二实施例的变化1。在变化1中，在截面结构中，
;险测电极44形成在分别通过滤色器42面对对向电极43的位置。结果，电 容元件C1的电容值可以做得很大。具体地讲，在传感器电极(对向电极43 和检测电极44)之间的距离很长的第二实施例中，优选电容元件C1的电容 值做得很大。应当注意的是，因为从显示表面到每个检测电极44的距离变 得很长，所以减少了手指接近的影响(电容C2)。然而，因为手指的尺寸大 于任何像素，所以甚至在电容C2的电容值减少时，在某些情况下使得电容 元件C2的电容值变大也导致灵敏度提高。在此情况下，可以釆用图13所示 的结构。还是在此情况下，电容元件Cl的电容值可以通过适当改变每个检 测电极44的宽度来调整。 第三实施例
第三实施例提供另一个驱动方法，其可以应用于具有上述第一和第二实 施例的任何结构的液晶显示装置。
图14示出了根据本发明第三实施例AC驱动对向电极的方法。图14替 代图8A至8C的图解。因此，其它的附图，即图4A至4D至图13也可以 应用于第三实施例。然而，在上述的第一和第二实施例(也包括变化1和2) 的每一个中，图4A至4D、图6A和6B、图7A和7B等所示的V隱驱动电 路9和AC信号源S选择多个对向电极43 ( AC驱动电极单元EU)以通过 采用一个或多个预定的像素显示线(写入单元)作为单元而AC驱动。另一 方面，在第三实施例中，在扫描方向上通过分割获得的n个电极的节距长度 (对向电极的宽度和相邻对向电极之间的距离之和)设定为像素显示线(写 入单元)在扫描方向上的节距长度即设置像素电极的节距长度的两倍或更多 倍。在图14A至14C中，具有该节距长度的对向电极像素以每三个像素显 示线对应一个对向电极像素的比率形成，这形成为一个示例。应当注意的是， 因为实际上像素在扫描方向上的数量为偶数，所以对向电极优选以每偶数个 像素显示线对应一个对向电极通过分割形成。第三实施例中的AC驱动扫描部分(对应于图4A至4D等所示的Vc。m 驱动电路9 )首先选择对向电极43_1,并且给这样选择的对向电极43_1施 加V,AC电压。对于对向电极43—1被AC驱动的时间周期T1，如图14A 所示，第三实施例中的写入驱动扫描部分(未示出)(例如，对应于第四实 施例中的图15A和15B所示垂直驱动电路V-DRV )顺次扫描对应于对向电 极43一1的三个像素显示线，由此执行显示控制。
对于接下来的时间周期T2,写入驱动扫描部分选择对向电极43—2，并 且因此而仅有对向电极43_2被Vc。mAC驱动。对于时间周期T2，垂直驱动 电路V-DRV (未示出)顺次扫描对应于对向电极43—2的三个像素显示线， 由此执行类似于上述情况的显示控制。此后，类似于上述情况执行如图14C 所示的接下来时间T3的控制。重复执行该控制操作(对向电极作为Vc。mAC 驱动目标的转换操作和写入扫描操作)，由此完成对一个图像的显示控制。
在第三实施例中，尽管通过V飄AC驱动实现了上述的第一要求，但是 对于第二要求和第三要求，存在这些要求根据条件而实现的情况以及没有条 件实现的情况。具体而言，当对向电极43在扫描方向上的分割数n很小时， 减小了触摸传感器的分辨率。另一方面，当分割数n很大时，就会因传感器 电压Vs的减小而降低S/N比的不便，并且因为一个对向电极的面积^[艮大， 所以就会以线的形式看到在一个图像内对向电极V,驱动的转换。为了应对 这样的情形，对于扫描方向上(列方向上)的像素数Y,通过在扫描方向上 分割获得的一个对向电极(例如，对向电极43—1 )的节距设定为像素节距(像 素电极节距)的两倍或者更多倍。
第四实施例
在第一实施例及其变化1和变化2、第二实施例及其变化1以及第三实 施例中，任意设定在驱动基板2和对向基板4侧上提供检测电路8。在第四 实施例中，作为示例，所示的安装结构考虑了 V画驱动电路9形成在驱动基 板2上且检测电路8形成在其它外部基板上的情况。
图15A示出了电路部分在驱动基板2上的设置示例。在图15A所示的 驱动基板2中，作为"写入驱动扫描部分"的垂直驱动电路V-DRV和Vc。m 驱动电路9设置在显示部分的周边中行方向上的一侧和另一侧上，在显示部 分中，n个对向电极43在列方向上设置。另外，水平驱动电路H-DRV设置 在列方向上的一侧上。垂直驱动电路V-DRV、 Ve。m驱动电路9和水平驱动电路H-DRV共同地形成在相同的TFT制造工艺中。这里，第四实施例的特征 是检测电路8没有形成在驱动基板2和对向基板4上，而以电路安装在通过 柔性基板FLS从显示面板引出的IC或者基板中的形式实现。
图15B示出了显示面板通过将对向基板设置在驱动基板2上面而形成且 柔性基板FLS连接到驱动基板2的情况。柔性基板FLS和驱动基板2的每 一个都提供有大量的连接端。大量连接端的一部分用于为垂直驱动电路 V-DRV、水平驱动电路H-DRV和V画驱动电路9提供信号和电压。在第四 实施例中，来自检测电极44的输出信号通过采用这些连接端的其余部分引 出到显示面板的外部。另外，检测电路8以安装在柔性基板FLS中的IC或 者电路的形式实现。正因为这个原因，检测电极44需要与水平驱动电路 H-DRV的形成区域交叉。在图像显示阶段，水平驱动电路H-DRV根据具有 相对大的幅度的信号积极操作。正因为这个原因，当具有相对小的幅度的类 似检测信号Vdet在输入到检测电路前在适当位置上与水平驱动电路H-DRV 交叉时，存在信号质量因噪声而降低的可能性。
在第四实施例中，为了防止或者减少这样噪声的影响，当检测电极44 与驱动基板2侧上诸如水平驱动电路H-DRV的电路部分交叉时，根据电位 提供有固定在每个检测电极44和每个驱动基板2侧诸如水平驱动电路 H-DRV的电路之间的屏蔽层10。结果，获得了这样的优点，可以有效地防 止检测信号Vdet的S/N比的减少。应当注意的是，如图16所示，当检测电 路8提供在对向基板4侧上，并且将检测信号在转换成数字信号后引出到外 部的配线11布线在水平驱动电路H-DRV的上面时，屏蔽层10不必提供。 然而，还是在这样的情况下，为了加倍小心，可以提供屏蔽层10。
本领域的技术人员应当理解的是，在如权利要求或其等同物的范围内， 根据设计需要和其它因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
本申请包含2008年4月11日提交日本专利局的日本专利申请JP 2008-104079所披露的相关主题，将其全部内容引用参考于此。
权利要求
1、一种显示装置，包括多个像素，设置成矩阵；像素电极，提供为分别对应于所述多个像素；n(n≥2)个对向电极，沿作为所述多个像素的一个设置方向的扫描方向彼此分开地设置以分别面对所述像素电极，并且沿垂直相交该扫描方向的另一个方向延伸；显示功能层，具有分别根据施加在彼此面对的所述像素电极和所述n个对向电极间的电压而显示图像的功能；写入驱动扫描部分，重复执行将用于显示的信号电压写入到设置在该另一方向上的预定数量的像素电极的操作，并且在该扫描方向上重复执行用于顺次地切换作为用于显示的信号电压的写入目标的该预定数量的像素电极的转换操作；检测电极，在所述n个对向电极和所述检测电极之间具有各自的静电电容；交流驱动扫描部分，用于交流驱动所述n个对向电极中的s(n＞s≥1)个对向电极，并且随着由所述驱动扫描部分执行的该转换操作转换该s个对向电极；以及检测部分，用于检测因外部电容的影响而在所述检测电极的每一个中引起的该交流驱动的电压的变化。
2、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述交流驱动扫描部分转换 该s个对向电极，以便包括面对预定数量的像素电极的该对向电极作为用于 显示的信号电压写入的更新目标。
3、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述交流驱动扫描部分从所 述n个对向电极中选择两个或更多的s个对向电极，并且交流驱动这样选择 的该两个或更多的s个对向电才及。
4、 根据权利要求3所述的显示装置，其中所述交流驱动扫描部分重复 执行该交流驱动操作，同时在该扫描方向上转换所述对向电极的选择目标， 由此转换该s个对向电极，从而当重复执行该交流驱动操作时在连续的两个 交流驱动操作中 一个或更多公共对向电极被包括在该选择目标中。
5、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述对向电极的间隔是该像 素节距的整倍数。
6、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述多个像素包括通过多条 扫描线和多条信号线彼此连接的开关，所述开关的每一个都用于根据对所述 多条扫描线中的对应的一条施加的电压而从所述多条信号线中对应的 一条 写入用于显示的信号电压；并且所述写入驱动扫描部分通过导通所述开关中对应的开关而从所述多条 信号线中对应的信号线写入用于显示的信号电压到预定数量的像素电极，并 且根据给所述多条扫描线中对应的扫描线施加的电压在该扫描方向上顺次 切换预定数量的像素电极作为用于显示的信号电压的写入更新目标。
7、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述n个对向电极在该扫描 方向上以等间隔并以与像素的数量相同的数量设置；并且所述交流驱动扫描部分通过采用该对向电极在该扫描方向上设置的节 距作为单元来转换要被交流驱动的该对向电极的组合。
8、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述n个对向电极在该扫描 方向上以等间隔并以每两个或更多像素对应一个对向电极的比率设置；并且在重复执行该交流驱动操作时，所述交流驱动扫描部分通过采用该对向 电极在该扫描方向上设置的节距作为单元转换所选择的该对向电极的组合。
9、 根据权利要求2所述的显示装置，其中所述n个对向电极以所述像 素在该扫描方向上设置的节距两倍或者更多倍的间隔设置；并且当预定数量的该像素电极设定为一个写入单元时，所述写入驱动扫描部 分和所述交流驱动扫描部分对在面对被交流驱动的对向电极的两个或更多 写入单元中的每一个写入单元执行写入用于显示的信号电压的操作，并且在 完成对该两个或更多写入单元的写入操作后，将该交流驱动的目标切换到相 邻的其它对向电^L，由此对面对该其它对向电^l的其它两个或更多写入单元 中的每一个写入单元执行写入用于显示的信号电压的操作。
10、 根据权利要求1所述的显示装置，其中该多个检测电极在垂直交叉 该扫描方向的另一方向上彼此分开设置；并且所述检测部分包括多个电压检测器电路，用于分别检测由外部电容影响 引起的交流驱动的电压变化。
11、 一种显示装置的驱动方法，包括如下步骤控制施加在多个像素电极和n (n^2)个对向电极之间的电压，该多个 像素电极提供为分别对应于设置成矩阵的像素，该n (n^2)个对向电极在 作为所述多个像素电极的一个设置方向的扫描方向上彼此分开设置，以分别 面对所述多个像素电极，由此表示图像的灰度；并且才企测来自分别形成在该n个对向电极和所述检测电极之间的具有静电电 容器的检测电极的输出变化，该输出变化由外部电容的影响引起；第一步骤包括重复执行对在与该扫描方向垂直相交的另一方向上设置的预 定数量的像素电极写入用于显示的信号电压的操作，以及在该扫 描方向上顺次切换作为写入目标的该预定数量的像素电极的转换 操作；以及交流驱动所述n个对向电极的s ( n > s 2 1 )个对向电极，并且 随着该转换操作在该扫描方向上转换该s个对向电极； 其中在该第二步骤中，检测根据所述对向电极的交流驱动的输出变化。
12、 根据权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其中在该第一步骤 中的该交流驱动步骤中，转换该s个对向电极以包括面对作为用于显示的信 号电压的写入更新目标的预定数量像素电极的该对向电极。
13、 根据权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其中在该第一步骤 中的该写入驱动步骤中，从所述n个对向电极中选择连续的两个或更多的s 个对向电极且交流驱动该两个或更多的s个对向电极，重复执行该交流驱动 操作而在该扫描方向上转换该对向电极的选择目标，当重复执行该交流驱动 操作时，执行该转换操作从而该公共的一个或更多对向电极被包括在选择目 标中。
14、 根据权利要求11的显示装置的驱动方法，其中在该第一步骤中的 该写入驱动步骤和该交流驱动步骤中，在所述n个对向电极的节距为两倍或 者更多倍所述像素电极在该扫描方向上设置的节距的情况下，当该预定数量 的像素电极设定为在面对被交流驱动的该对向电极的两个或更多个写入单 元中的一个写入单元时，对每个写入单元都执行该写入操作；在完成该两个或更多个写入单元的该写入操作后，将该交流驱动的目标 转换到相邻的其它对向电极；以及对在面对该相邻的其它对向电极的该其它两个或多个写入单元中的每个写入单元都执行该写入操作。
15、根据权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其中在该第一步骤 中，在转换写入目标的转换操作和转换该s个对向电极作为交流驱动的目标 的转换操作中，在同一方向上多次重复地、周期地执行从该扫描方向上的一 侧转换到另一侧。
全文摘要
本发明提供显示装置及其驱动方法，该显示装置包括多个像素；像素电极；n(n≥2)个对向电极；显示功能层；写入驱动扫描部分；检测电极；交流驱动扫描部分；以及检测部分。
文档编号G09G3/36GK101556783SQ20091013203
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月13日 优先权日2008年4月11日
发明者野口幸治, 高间大辅 申请人:索尼株式会社