CN101261378A - 液晶装置、液晶装置的驱动方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶装置及其驱动方法以及电子设备。在第一基板和第二基板的间隙中密封液晶。在夹着第一基板与液晶相反一侧的表面，形成用于根据静电电容的变化来检测接触的检测用电极。像素电极具有：液晶电容，其包括像素电极和对置电极及两者间的液晶；和蓄积电容，其包括第一电极和与像素电极连接的第二电极。像素电极与信号线在选择期间电连接，在经过选择期间后绝缘。在选择期间向信号线供给与正极性写入或负极性写入对应的电位(VD)。在经过执行了正极性写入的选择期间后，第一电极的电位上升，在经过执行了负极性写入的选择期间(H)后，第一电极的电位下降。由此，能以简单的结构抑制检测用电极所产生的噪声的影响。

Description

液晶装置、液晶装置的驱动方法以及电子设备
技术领域
本发明涉及对形成有根据静电电容的变化来检测手指或笔的接触用的电极(以下称作“检测用电极”)的液晶装置进行驱动的技术。
背景技术
以往提出了搭载有静电电容方式的触摸面板的液晶装置。由于检测用电极与液晶装置靠近配置，所以在检测用电极和液晶装置内的要素(例如电极或布线)之间产生电容。由此，存在下述问题：由于在液晶装置中用于图像显示的信号变动而在检测用电极中产生噪声。在专利文献1中公开了下述技术：从与检测用电极的静电电容的变化对应的检测信号中除去对置电极的电位变动引起的噪声。
专利文献1：日本专利特开2006-146895号公报
但是，在专利文献1的技术中，由于需要用于从检测信号除去噪声的复杂的电路，所以存在电路规模变大并且制造成本增加的问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个目的在于解决以简单的结构来抑制检测用电极中产生的噪声的影响的课题。
为了解决上述课题，本发明所涉及的液晶装置，其在相对置的第一基板和第二基板之间的间隙中密封液晶，在夹着第一基板与液晶相反一侧，设有用于根据静电电容的变化来检测接触的检测用电极，该液晶装置包括：液晶电容，其包括像素电极、对置电极和两电极间的液晶；蓄积电容，其包括第一电极以及与像素电极连接的第二电极；开关元件，其介于像素电极和信号线之间；选择电路，其在选择期间使开关元件导通，并且在经过了选择期间后使开关元件成为非导通；信号供给电路，其在选择期间向信号线供给与正极性写入或负极性写入对应的数据电位(例如图4的电位VDP或电位VDN)；和电位控制电路，其在经过了向信号线供给与正极性写入对应的数据电位的选择期间后，使第一电极的电位向高电位侧变化，在经过了向信号线供给与负极性写入对应的数据电位的选择期间后，使第一电极的电位向低电位侧变化。
在以上的结构中，由于像素电极的电位被设定为在经过选择期间后根据第一电极的电位使数据电位变化的电位，所以与第一电极的电位被固定的结构相比，降低了数据电位所需的变动幅度。由此，能抑制因数据电位的变动而在检测用电极产生的噪声。本发明所涉及的液晶装置也可应用于个人计算机或移动电话机等各种电子设备中。
在本发明优选的实施方式中，检测用电极形成在第一基板中的与液晶相反一侧的表面。根据本方式，抑制了因数据电位的变动引起的检测用电极的噪声的同时，与检测用电极形成在不同于第一基板的其他基板上的结构相比，简化了液晶装置的结构。
在本发明优选的实施方式中，像素电极形成在第二基板中的与第一基板对置的表面上，对置电极形成在像素电极和第一基板之间且被维持在恒定电位。在以上的方式中，对置电极作为用于抑制设定像素电极电位的信号(例如选择信号Y[i]或数据信号X[j])对检测用电极的影响的屏蔽罩发挥作用，所以能有效抑制检测用电极的噪声。另外，对置电极也可以形成在第一电极以及第二电极的任一个上。
本发明也被确定作为驱动液晶装置的驱动方法，所述液晶装置具备：相对置的第一基板及第二基板；在第一基板和第二基板之间的间隙中密封的液晶；液晶电容，其包括像素电极、对置电极和两电极间的液晶；和蓄积电容，其包括第一电极以及与像素电极连接的第二电极，在夹着第一基板与液晶相反一侧，设有用于根据静电电容的变化来检测接触的检测用电极。本发明所涉及的驱动方法，在选择期间将像素电极与信号线连接，并且在经过了选择期间后使像素电极与信号线绝缘，在选择期间向信号线供给与正极性写入或负极性写入对应的数据电位，在经过了向信号线供给与正极性写入对应的数据电位的选择期间后，使第一电极的电位向高电位侧变化，在经过了向信号线供给与负极性写入对应的数据电位的选择期间后，使第一电极的电位向低电位侧变化。根据以上的驱动方法，起到了与本发明所涉及的液晶装置同样的作用和效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的液晶装置的结构的剖视图。
图2是表示液晶装置的电结构的框图。
图3是表示像素电路的结构的电路图。
图4是用于说明液晶装置的动作的时间图。
图5是表示本发明所涉及的电子设备的形态(个人计算机)的立体图。
图6是表示本发明所涉及的电子设备的形态(移动电话机)的立体图。
图7是表示本发明所涉及的电子设备的形态(便携信息终端)的立体图。
图中：100-液晶装置；10-第一基板；14-对置电极；16-检测用电极；20-第二基板；22-像素电极；30-液晶；50-驱动电路；51-选择电路；53-电位控制电路；55-信号供给电路；60-检测电路；P-像素电路；CL-液晶电容；CS-蓄积电容；SW-开关元件；41-选择线；43-电容线；45-信号线。
具体实施方式
<A：液晶装置>
图1是表示本发明的一个方式所涉及的液晶装置的结构的剖视图。液晶装置100是带有静电电容式触摸面板的液晶显示装置，其具备通过液晶的光学的作用显示图像的功能、以及根据静电电容的变化对手指或笔接触或者接近的部分(以下称作“接触部”)的位置进行检测的功能。
液晶装置100具备：相对置的具有透光性的第一基板10以及第二基板20、以及在两基板间密封的液晶30。在第二基板20中与第一基板10对置的表面相互分离地形成多个像素电极22。多个像素电极22以矩阵状排列在第二基板20的表面上。图1的驱动电路50通过控制各像素电极22的电位而按照每个像素电极22使液晶30的取向变化。
在第一基板10中与第二基板20对置的表面，形成与各像素电极22对置的多个着色层12、遍布第一基板10的整体连续的具有透光性的对置电极14。各着色层12使从液晶30向第一基板10一侧前进的光中与多种显示颜色(红色、绿色、蓝色)的任一种对应的波长的成分选择性地透过。对置电极14夹着液晶30与多个像素电极22对置。另外，在图1中，适当省略了取向膜和密封材的图示。
在第一基板10中与液晶30相反一侧(外侧)的表面形成有检测用电极16。检测用电极16是用于根据静电电容的变化来检测接触的具有透光性的导电膜。本方式的检测用电极16遍布第一基板10的整个区域连续分布。
图1的检测电路60从检测用电极16检测电信号(以下称作“检测信号”)SD，并且根据检测信号SD对接触部的位置进行确定。例如，检测电路60在对检测用电极16的多个端子(例如四角)施加公共的交流电压时检测从各端子流到接触部的电流作为检测信号SD，根据各检测信号SD的电流值对接触部的位置进行确定。但是，检测用电极16的形态是任意的。例如，也可以采用以矩阵状排列多个检测用电极16的结构。检测电路60根据从各行以及各列的检测用电极16取得的检测信号SD对接触部的位置进行确定。
在检测用电极16的面上粘接偏光板18。同样，在第二基板20中与液晶30相反侧的表面上粘接偏光板24。在液晶装置100的背面侧(从第二基板20观察是与液晶30相反一侧)设置照明装置35。来自照明装置35的射出光按照第二基板20、液晶30、对置电极14、着色层12、第一基板10和检测电极16的顺序通过第二基板20、液晶30、对置电极14、着色层12、第一基板10和检测电极16并向观察侧射出，由此来显示图像。
图2是表示液晶装置100中用来显示图像的要素的电结构的框图。如图2所示，在第二基板20，形成沿X方向延伸的m根选择线41、与各选择线41成对地沿X方向延伸的m根电容线43、沿垂直于X方向的Y方向延伸的n根信号线45(m和n都是自然数)。在选择线41和信号线45的交叉点所对应的位置配置像素电路P。由此，像素电路P在X方向以及Y方向上排列成纵m行×横n列的矩阵状。
图3是表示像素电路P的结构的电路图。在图3中，仅代表性图示了属于第i行(i＝1～m)的第j列(j＝1～n)的一个像素电路P。如图3所示，像素电路P包括液晶电容CL、蓄积电容CS和开关元件SW。液晶电容CL是由像素电极22、对置电极14以及两电极间夹持的液晶30构成的电容。对置电极14的电位被维持在从电源电路(未图示)供给的电位(固定电位)LCCOM。
蓄积电容CS包括第一电极e1和第二电极e2。第二电极e2与液晶电容CL的像素电极22电连接。属于第i行的各像素电路P的第1电极e1与第i行的电容线43公共连接。
属于第j列的各像素电路P的开关元件SW是n沟道型的薄膜晶体管，其介于像素电极22和第j列的信号线45之间并控制二者的电连接(导通/非导通)。属于第i行的各像素电路P中的开关元件SW的栅极公共连接在第i行的选择线41。
如图2所示，驱动电路50具备选择电路51、电位控制电路53以及信号供给电路55。另外，驱动电路50可以由一个集成电路构成，也可以由多个集成电路构成。另外，也可以通过与像素电路P的开关元件SW一起形成在第二基板20的表面上的开关元件(薄膜晶体管)来构成驱动电路50。
图4是用于说明液晶装置100的动作的时间图。选择电路51生成用于按顺序选择m根选择线41的每一个(各行的像素电路P)的选择信号Y[1]～[m]并将其输出到各选择线41。如图4所示，供给到第i行的选择线41的选择信号Y[i]在一个帧期间F中在第i个的选择期间(水平扫描期间)H成为有效电平(高电平)，在选择期间H以外的期间中维持低电平。由此，第i行的各像素电路P的开关元件SW在帧期间F的第i个选择期间H导通，在经过该选择期间H后转变为非导通的状态。
图2的信号供给电路55生成指定各像素电路P的灰度的数据信号X[1]～X[n]并将其输出到各信号线45。供给到第j列的信号线45的数据信号X[j]在选择信号Y[i]成为高电平的选择期间H，成为与属于第i行的第j列的像素电路P所指定的灰度对应的电位VD(VDP或VDN)。
液晶装置100采用施加到液晶电容CL的电压的极性按每个帧期间F反转的帧反转驱动。数据信号X[j]，在对液晶电容CL施加正极性的电压(以下称作“正极性写入”)的帧期间F的各选择期间H被设定在电位VDP，在施加负极性的电压(以下称作“负极性写入”)的帧期间F的各选择期间H被设定在电位VDN。
电位控制电路53生成用于确定向各像素电路P的液晶电容CL施加的电压的控制信号S[1]～S[m]并将其输出到各电容线43。如图4所示，供给到第i行的电容线43(第i行的各像素电路P中的第一电极e1)的控制信号S[i]的电位，在经过选择信号Y[i]成为高电平的选择期间H后，从电位VH以及电位VL的一方变化为另一方。电位VH是高于电位VL的电位。如图4所示，控制信号S[i]在经过执行正极性写入的帧期间F的第i个选择期间H后从电位VL上升到电位VH，在经过执行负极性写入的帧期间F的第i个选择期间H后从电位VH下降到电位VL。
接着，对属于第i行的第j列的像素电路P的动作进行说明。在选择期间H，选择信号Y[i]转变为高电平后，开关元件SW导通，像素电极22和信号线45电连接。由此，如图4所示，像素电极22以及第二电极e2的电位VPIX在执行正极性写入的帧期间F的选择期间H被设定在数据信号X[j]的电位VDP，在执行负极性写入的帧期间F的选择期间H被设定在数据信号X[j]的电位VDN。
若伴随选择期间H的经过选择信号Y[i]转变为低电平，则开关元件SW变化为非导通的状态，像素电极22和第二电极e2成为电浮动(floating)状态。由此，若供给到第1电极e1的控制信号S[i]的电位经过选择期间H后变化，则像素电极22以及第二电极e2的电位VPIX从选择期间H内设定的电位VD(VDP、VDN)，根据第一电极e1的电位的变化量ΔV(ΔV＝VH-VL)而变动。
即，在经过执行正极性写入的选择期间H后控制信号S[i]从电位VL上升到电位VH，所以电位VPIX从之前的选择期间H内设定的电位VDP上升了变化量k·ΔV。另外，在经过执行负极性写入的选择期间H后控制信号S[i]从电位VH降低到电位VL，所以电位VPIX从之前的电位VDN降低了变化量k·ΔV。系数k是与液晶电容CL的电容值cL和蓄积电容CS的电容值cS对应的数值(k＝cS/(cS+cL))。像素电极22的电位VPIX在下一次选择信号Y[i]成为高电平的时候，被维持在与控制信号S[i]对应的变动后的电位(VD±k·ΔV)。
选择期间H内的数据信号X[j]的电位VD被设定为：与控制信号S[i]的变动对应的变化后的电位VPIX(施加到液晶电容CL的电压)变为像素电路P中指定的灰度所对应的电位。例如，若假设液晶电容CL的电压越降低、灰度(透过率)越降低的常黑(normally black)模式，则在像素电路P中指定黑色的灰度时(图4的下段)，按照选择期间H后变化的电位VPIX与对置电极14的电位LCCOM一致的方式设定数据信号X[j]的电位VD。
在以上的方式中，像素电极22的电位VPIX被设定在根据控制信号S[i]使数据信号X[j]的电位VD变化的电位，所以与第一电极e1的电位被固定的结构相比，抑制了在规定的范围控制像素电极22的电位VPIX所必须的数据信号X[j]的振幅。由此，不需要像从检测信号SD除去噪声的专利文献1那样的特殊的电路、和用于抑制电位VPIX相对于数据信号X[j]的变动带来的影响的屏蔽罩，能降低由于数据信号X[j]的变动而在检测用电极16中产生的噪声(进一步高精度地确定接触部的位置)。
另外，在本方式中，检测用电极16形成在第一基板10的表面。由此，与在不同于第一基板10的另外的基板上粘接检测用电极16而将该基板固定于第一基板10的结构(以下称作“比较例”)比较，减少了液晶装置100的部件数量并实现了薄型化。另外，还具有省略了专用于粘接检测用电极16的基板从而相应地提高了来自照明装置35的射出光的利用效率的优点。另外，在本实施方式中，通过抑制数据信号X[j]的振幅来抑制检测用电极16的噪声，所以通过将检测用电极16直接形成在第一基板10，与比较例1相比尽管检测用电极16是靠近像素电极22的结构(即，与VPIX的变动对应的噪声容易在检测用电极16中产生的结构)，但能充分抑制检测用电极16的噪声。即，本发明的抑制数据信号X[j]的振幅的效果可以说对于直接将检测用电极16形成在第一基板10的结构而言是十分有效的。
<B：变形例>
对于以上各方式能增加各种变形。以下例示了具体的变形方式。另外，也可以适当组合以下各方式。
(1)变形例1
在以上的方式中例示了对置电极14的电位LCCOM被固定的结构，但也可以采用电位LCCOM与正极性写入和负极性写入的切换同步地变动的结构。在该结构中，在经过选择期间H后根据控制信号S[i]使电位VPIX变动，从而也确实地起到了抑制因数据信号X[j]的变动引起的检测用电极16的噪声的效果。但是，由于在检测用电极16能产生因电位LCCOM的变动引起的噪声，所以从有效降低检测用电极16的噪声的观点出发，优选采用如上述实施方式那样将电位LCCOM固定的结构。
(2)变形例2
在以上的方式中例示了按每个帧期间F交替执行正极性写入和负极性写入的帧反转驱动，但正极性写入和负极性写入的切换周期并不限定于帧期间F。例如，也可以采用按每个选择期间H(行单位)交替执行正极性写入和负极性写入的线(line)反转驱动、或采用按每个在X方向以及Y方向上相邻的像素电路P交替执行正极性写入和负极性写入的点(dot)反转驱动。另外，也可以以多个帧期间F为单位来切换正极性写入和负极性写入。
(3)变形例3
在以上的方式中例示了对置电极14形成在第一基板10的结构，但在对置电极14与像素电极22一起形成在第二基板20的FFS(Fringe FieldSwitching)方式或IPS(In-Plane Switching)方式的液晶装置中也可应用本发明。由此，在本发明中也能采用在夹着像素电极22与检测用电极16相反一侧形成对置电极14的结构。另外，如图1所示，在对置电极14介于像素电极22与检测用电极16之间的结构中(对置电极14的电位LCCOM被固定的结构)，对置电极14作为用于抑制选择信号Y[i]或数据信号X[j]的变动给检测用电极16带来的影响的屏蔽罩发挥作用，所以与像素电极22介于对置电极14和检测用电极16之间的结构相比，具有能有效抑制检测用电极16的噪声的优点。
(4)变形例4
液晶30的取向模式是任意的。例如，在利用了TN(Twisted Nematic)型或VA(Vertical Alignment)型或ECB(Electrically ControlledBirefringence)型等各种液晶30的液晶装置100中应用本发明。另外，在以上的方式中例示了以矩阵状排列了多个像素电极22的结构，但像素电极22的形状或排列可以是任意的。例如，也可以按照与表示操作者操作的位置的操作符的图像对应的方式来选择像素电极22的形状、个数、排列。
<C：应用例>
接着，对利用了本发明所涉及的液晶装置的电子设备进行说明。图5～图7图示了采用以上说明的任一方式所涉及的液晶装置100作为显示装置的电子设备的方式。
图5是表示采用了液晶装置100的移动式个人计算机的结构的立体图。个人计算机2000具备显示各种图像的液晶装置100、设有电源开关2001和键盘2002的主体部2010。
图6是表示采用了液晶装置100的移动电话机的结构的立体图。移动电话机3000具备多个操作按钮3001以及滚动按钮3002、和显示各种图像的液晶装置100。通过操作滚动按钮3002，使显示于液晶装置100上的画面滚动。
图7是表示应用了液晶装置100的便携信息终端(PDA：PersonalDigital Assistants)的结构的立体图。信息便携终端4000具备多个操作按钮4001以及电源开关4002、和显示各种图像的液晶装置100。若操作电源开关4002，则在液晶装置100上显示地址薄、日程表等各种信息。
另外，作为应用本发明所涉及的液晶装置的电子设备，除了图5～图7所示的设备外，还可举出数码照相机、电视机、摄相机、导航装置、寻呼机、电子记事本、电子书、电子计算机、文字处理器、工作站、视频电话、POS终端、打印机、扫描仪、复印机、视频播放器等。

Claims (5)

1.一种液晶装置，其在相对置的第一基板和第二基板之间的间隙中密封液晶，在夹着所述第一基板与所述液晶相反一侧，设有用于根据静电电容的变化来检测接触的检测用电极，该液晶装置包括：
液晶电容，其包括像素电极、对置电极和两电极间的所述液晶；
蓄积电容，其包括第一电极以及与所述像素电极连接的第二电极；
开关元件，其介于所述像素电极和信号线之间；
选择电路，其在选择期间使所述开关元件导通，并且在经过了所述选择期间后使所述开关元件成为非导通；
信号供给电路，其在所述选择期间向所述信号线供给与正极性写入或负极性写入对应的数据电位；和
电位控制电路，其在经过了向所述信号线供给与所述正极性写入对应的数据电位的选择期间后，使所述第一电极的电位向高电位侧变化，在经过了向所述信号线供给与所述负极性写入对应的数据电位的选择期间后，使所述第一电极的电位向低电位侧变化。
2.根据权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，
所述检测用电极形成在所述第一基板中的与所述液晶相反一侧的表面。
3.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于，
所述像素电极形成在所述第二基板中的与所述第一基板对置的表面上，
所述对置电极形成在所述像素电极和所述第一基板之间且被维持在恒定电位。
4.一种电子设备，其包括权利要求1～3中任一项所述的液晶装置。
5.一种液晶装置的驱动方法，其用来驱动所述液晶装置，
所述液晶装置具备：
相对置的第一基板及第二基板；
在所述第一基板和所述第二基板之间的间隙中密封的液晶；
液晶电容，其包括像素电极、对置电极和两电极间的所述液晶；和
蓄积电容，其包括第一电极以及与所述像素电极连接的第二电极，
在夹着所述第一基板与所述液晶相反一侧，设有用于根据静电电容的变化来检测接触的检测用电极，
该方法，
在选择期间将所述像素电极与信号线连接，并且在经过了所述选择期间后使所述像素电极与所述信号线绝缘，
在所述选择期间向所述信号线供给与正极性写入或负极性写入对应的数据电位，
在经过了向所述信号线供给与所述正极性写入对应的数据电位的选择期间后，使所述第一电极的电位向高电位侧变化，在经过了向所述信号线供给与所述负极性写入对应的数据电位的选择期间后，使所述第一电极的电位向低电位侧变化。
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