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WO2010147063A1 - 容量変化検出回路、及び表示装置 - Google Patents

容量変化検出回路、及び表示装置 Download PDF

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WO2010147063A1
WO2010147063A1 PCT/JP2010/059965 JP2010059965W WO2010147063A1 WO 2010147063 A1 WO2010147063 A1 WO 2010147063A1 JP 2010059965 W JP2010059965 W JP 2010059965W WO 2010147063 A1 WO2010147063 A1 WO 2010147063A1
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electrode
variable
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change detection
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クリストファー ブラウン
浩巳 加藤
耕平 田中
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer

Definitions

  • a technique for detecting a change in capacity in a cell caused by a pressure caused by the contact as a technique capable of more reliably detecting the contact regardless of the use environment.
  • a method for detecting a change in capacitance in a cell for example, in a liquid crystal display device, there is a method of detecting a change in distance between an electrode on the counter substrate side and an electrode on the TFT substrate side, that is, a change in liquid crystal capacitance ( For example, see JP-A-9-80467 and JP-A-2006-40289).
  • a capacitance change detection circuit including a variable capacitor whose capacitance is changed by contact and an element (or circuit) that detects a change in the capacitance of the variable capacitor.
  • An object of the present invention is to obtain a capacitance change detection circuit capable of easily improving the detection sensitivity of a capacitance change in a cell.
  • a capacitance change detection circuit is a capacitance change detection circuit that detects a change in capacitance in a cell, and includes a first variable capacitance section connected to a voltage supply line, A second variable capacitance unit connected in series to the variable capacitance unit, and a drive according to the capacitance value of the first variable capacitance unit and the capacitance value of the second variable capacitance unit, and according to those capacitance values And a switching element connected to the second variable capacitance unit so as to output the electrical signal.
  • variable capacitance section is connected in series, a capacitance change detection circuit capable of improving the detection sensitivity of the change in the liquid crystal capacitance can be obtained.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a capacitance change detection circuit according to Conventional Example 2.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a capacitance change detection circuit according to Conventional Example 2.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a capacitance change detection circuit according to another embodiment of the present invention provided with a sub-photo spacer.
  • a capacitance change detection circuit is a capacitance change detection circuit that detects a change in capacitance in a cell, and includes a first variable capacitance section connected to a voltage supply line, A second variable capacitance unit connected in series to the variable capacitance unit, and a drive according to the capacitance value of the first variable capacitance unit and the capacitance value of the second variable capacitance unit, and according to those capacitance values And a switching element connected to the second variable capacitance unit so as to output an electrical signal (first configuration).
  • variable capacitance units are connected in series, a change in the liquid crystal capacitance can be detected with high sensitivity by the change in each variable capacitance unit. Therefore, it is possible to provide a capacitance change detection circuit capable of easily improving the detection sensitivity of the change in liquid crystal capacitance.
  • the first configuration includes a first substrate and a second substrate disposed opposite to the first substrate, the first substrate including a floating electrode, and the second substrate.
  • the substrate includes a first electrode and a second electrode, wherein the first variable capacitor is formed between the first electrode and the floating electrode, and the second variable capacitor is Preferably, it is formed between the second electrode and the floating electrode (second configuration).
  • variable capacitance portions and a second variable capacitance portion connected in series can be formed between the first substrate and the second substrate.
  • a change in the gap between the first substrate and the second substrate can be detected as a change in the first variable capacitance portion and the second variable capacitance portion, so that the change in the liquid crystal capacitance can be detected. It can be detected with higher sensitivity.
  • the first substrate includes a floating electrode
  • the second substrate includes a first electrode and a second electrode
  • the first variable capacitance section includes the first variable capacitor.
  • the first variable capacitor is formed between the first electrode and the floating electrode
  • the second variable capacitor is formed between the second electrode and the floating electrode (fourth configuration).
  • the first substrate is formed with a protrusion that protrudes toward the second substrate, and the floating electrode is formed so as to cover the protrusion.
  • the first electrode and the second electrode are preferably provided at positions facing the protrusion (fifth configuration).
  • the first variable capacitor and the second variable capacitor are respectively provided between the floating electrode that covers the protrusion, the first electrode, and the second electrode.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device 100 including a capacitance change detection circuit according to the embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 is a liquid crystal display device with a touch sensor function.
  • the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal panel 110, a display control circuit 120, a scanning signal line driving circuit 130, a data signal line driving circuit 140, a sensor control circuit 150, and a sensor output processing circuit 160.
  • the capacitance change detection circuit 10 is formed on the liquid crystal panel 110 together with the pixel circuit 20, and detects a change in capacitance of the liquid crystal layer when the surface of the liquid crystal panel 110 is pressed.
  • the liquid crystal panel 110 has a structure in which a liquid crystal substance is sandwiched between two resin substrates.
  • the liquid crystal panel 110 is provided with a plurality of scanning signal lines Gi parallel to each other and a plurality of data signal lines Sj orthogonal to the scanning signal lines Gi and parallel to each other.
  • a pixel circuit 20 is provided in the vicinity of each intersection of the scanning signal line Gi and the data signal line Sj.
  • the scanning signal line Gi is connected to the pixel circuits 20 arranged in the same row.
  • the data signal line Sj is connected to the pixel circuits 20 arranged in the same column.
  • a capacitance change detection circuit 10 is provided corresponding to each pixel circuit 20. Note that the capacitance change detection circuit 10 may not correspond to the pixel circuit 20 on a one-to-one basis.
  • the liquid crystal panel 110 is also provided with a sensor output selection circuit 170 that selects at least one signal from the output signals of the plurality of capacitance change detection circuits 10.
  • the pixel circuit 20 includes a TFT 21, a liquid crystal capacitor 22, and an auxiliary capacitor 23.
  • the TFT 21 is, for example, an N channel type MOS transistor.
  • the TFT 21 has a gate electrode connected to one scanning signal line Gi, a source electrode connected to one data signal line Sj, and a drain electrode constituting one electrode constituting the liquid crystal capacitor 22 and the auxiliary capacitor 23. Connected to one electrode.
  • the other electrode constituting the liquid crystal capacitor 22 and the other electrode constituting the auxiliary capacitor 23 are connected to a voltage supply line (not shown) to which a common voltage Vcom is applied.
  • the scanning signal line driving circuit 130 selects one scanning signal line from the plurality of scanning signal lines Gi in accordance with the control signal C1, and applies a gate-on voltage (voltage at which the TFT is turned on) to the selected scanning signal line. ) Is applied.
  • the data signal line driving circuit 140 applies a voltage corresponding to the video signal DT to the data signal line Sj in accordance with the control signal C2. Thereby, the pixel circuits 20 for one row can be selected, and a voltage corresponding to the video signal DT can be applied to the selected pixel circuits 20 to display a desired image on the liquid crystal panel 110.
  • the sensor control circuit 150 controls the sensor output selection circuit 170 according to the control signal C3.
  • the sensor output selection circuit 170 selects at least one signal from the output signals of the plurality of capacitance change detection circuits 10 in accordance with the output signal from the sensor control circuit 150. Then, the sensor output selection circuit 170 outputs the selected signal to the outside of the liquid crystal panel 110.
  • the sensor output processing circuit 160 obtains position data DP indicating the contact position in the display screen based on the signal output from the liquid crystal panel 110.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the capacitance change detection circuit 10 according to the present embodiment.
  • the capacitance change detection circuit 10 includes a first variable capacitance section C LC1, a second variable which is connected in series with the first variable capacitance section C LC1 connected to the voltage supply line VSEL And a capacitor CLC2 .
  • the gate electrode is connected to an electrode different from the electrode to which the first variable capacitor CLC1 is connected, out of the pair of electrodes constituting the second variable capacitor CLC2.
  • TFT 15 is included.
  • the capacitance change detection circuit 10 includes a counter substrate 30 and an active matrix substrate 31 facing the counter substrate 30.
  • the counter substrate 30 includes a counter electrode (not shown) and an island-shaped floating electrode 32 made of the same metal (for example, ITO) as the counter electrode.
  • the floating electrode 32 is obtained by forming a part of a metal film constituting the counter electrode into an island shape by etching or the like.
  • the floating electrode 32 is in a floating state electrically separated from the counter electrode and the like.
  • the active matrix substrate 31 includes a first electrode 33 and a second electrode 34.
  • the first electrode 33 and the second electrode 34 are made of the same metal material as the pixel electrode such as ITO, and are formed by the same process as the pixel electrode.
  • the first electrode 33 is one electrode of a pair of electrodes that form the first variable capacitor CLC1 .
  • the floating electrode 32 is the other electrode in the pair of electrodes that form the first variable capacitor portion CLC1, and the other electrode in the pair of electrodes that forms the second variable capacitor portion CLC2 .
  • the second electrode 34 is the other electrode of the pair of electrodes that form the second variable capacitor CLC2 .
  • the first electrode 33 and the second electrode 34 are disposed to face the floating electrode 32. With the above configuration, the first variable capacitor CLC1 and the second variable capacitor CLC2 are connected in series.
  • FIG. 4 shows a specific configuration example of the capacitance change detection circuit 10.
  • the TFT 15 has a source electrode connected to the wiring VDD and a drain electrode connected to the wiring OUT.
  • the gate electrode of the TFT 15 is connected to the second electrode 34 that forms the second variable capacitance part CLC2 .
  • First electrode 33 to form the first variable capacitance section C LC1 is connected to the wiring VSEL.
  • the floating electrode 32 is electrically isolated from other electrodes and wirings. As described above, the first variable capacitance section C LC1 between the floating electrode 32 and the first electrode 33, second variable capacitance section between the floating electrode 32 and the second electrode 34 C LC2 Are formed respectively.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the capacitance change detection circuit 11 according to Conventional Example 1.
  • the capacitance change detection circuit 11 includes a variable capacitance section C LC and a TFT 15.
  • the variable capacitance section C LC is one of a pair of electrodes forming the variable capacitance section C LC is, be connected to a voltage supply line common voltage V com is applied, the gate of the other electrode TFT15 Connected to the electrode.
  • TFT15 functions as a detecting transistor for outputting an electric signal corresponding to the capacitance value of the variable capacitance section C LC.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of the capacitance change detection circuit 12 according to the second conventional example.
  • the capacitance change detection circuit 12 includes a variable capacitance unit C LC , a reference capacitance unit C REF , and a TFT 15.
  • the variable capacitance section C LC is one of a pair of electrodes forming the variable capacitance section C LC is not connected to the voltage supply line of the common voltage V com, the gate electrode and the reference capacitance of the other electrode TFT15 It is connected to one of the pair of electrodes forming the part C REF .
  • variable capacitance portions C LC1 and C LC2 are connected in series, the detection sensitivity of the change in the liquid crystal capacitance can be easily improved without providing a sub-photo spacer.
  • the detection sensitivity of the change in the liquid crystal capacitance can be adjusted by V SEL that can be freely set. Furthermore, since the signal is output from the TFT 15 only when V SEL is at a high level (ON), the source line can be shared.

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Abstract

　液晶容量の変化の検出感度を向上させることができる容量変化検出回路を提供する。容量変化検出回路（１０）を、電圧供給線に接続される第１の可変容量部（ＣＬＣ１）と、該第１の可変容量部（ＣＬＣ１）に直列に接続される第２の可変容量部（ＣＬＣ２）と、前記第１の可変容量（ＣＬＣ１）の容量値及び前記第２の可変容量（ＣＬＣ２）の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部（ＣＬＣ２）に接続されるＴＦＴ（１５）とを備えた構成とする。

Description

容量変化検出回路、及び表示装置
　本発明は、容量変化検出回路、及び表示装置に関する。
　指先やペンなどによって、画面上に文字や絵を書いたり、画面上のアイコンを選択してコンピュータなどの機械に命令を実行させたりする装置として、タッチパネルがある。タッチパネルを備えた表示装置では、使用者の指先やペンなどが画面に触れたか否かという情報や、触れた位置の情報を検出することができる。
　このようなタッチパネルにおいて、使用環境に依らず、接触をより確実に検出できる技術として、接触に伴う圧力によって生じるセル内の容量変化を検出する技術がある。セル内の容量変化を検出する方法としては、例えば液晶表示装置において、対向基板側の電極とＴＦＴ基板側の電極との間の距離の変化、すなわち、液晶容量の変化を検出する方法がある（例えば、特開平９－８０４６７号公報及び特開２００６－４０２８９号公報参照）。なお、これらの文献には、接触によって静電容量が変化する可変容量と、該可変容量の容量変化を検出する素子（または回路）とを備えた容量変化検出回路が開示されている。
　しかしながら、従来の容量変化検出回路では、液晶容量の変化の検出感度を上げるために、僅かな圧力で大きく容量が変化するように液晶容量を僅かな間隙で構成する必要があった。そのため、液晶表示装置の製造プロセスの制御が難しかった。また、製造プロセスの理由によって間隙の大きさが制約される場合、回路定数が制限されるため、回路の最適化も困難であった。さらに、上述のようなサブフォトスペーサを設ける構成では、該サブフォトスペーサを設けるためのプロセスが追加で必要になるため、コストアップにつながっていた。
　本発明は、セル内の容量変化の検出感度を容易に向上することができる容量変化検出回路を得ることを目的とする。
　本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路は、セル内の容量の変化を検出する容量変化検出回路であって、電圧供給線に接続される第１の可変容量部と、該第１の可変容量部に直列に接続される第２の可変容量部と、前記第１の可変容量部の容量値及び前記第２の可変容量部の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部に接続されるスイッチング素子とを備える。
　この実施形態によれば、可変容量部を直列に接続したため、液晶容量の変化の検出感度を向上することができる容量変化検出回路が得られる。
図１は、本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路を含む液晶表示装置を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路を示す回路図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路の構造を示す断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路の構成を示す平面図である。 図５は、従来例１に係る容量変化検出回路を示す回路図である。 図６は、従来例１に係る容量変化検出回路の構造を示す断面図である。 図７は、従来例２に係る容量変化検出回路を示す回路図である。 図８は、従来例２に係る容量変化検出回路の構造を示す断面図である。 図９は、サブフォトスペーサを備えた本発明の他の実施形態に係る容量変化検出回路の構造を示す断面図である。
　本発明の一実施形態に係る容量変化検出回路は、セル内の容量の変化を検出する容量変化検出回路であって、電圧供給線に接続される第１の可変容量部と、該第１の可変容量部に直列に接続される第２の可変容量部と、前記第１の可変容量部の容量値及び前記第２の可変容量部の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部に接続されるスイッチング素子とを備える（第１の構成）。
　上記構成により、可変容量部を直列に接続したため、液晶容量の変化を各可変容量部の変化によって感度良く検出することができる。したがって、液晶容量の変化の検出感度を容易に向上させることができる容量変化検出回路を提供することができる。
　前記第１の構成において、第１の基板と、該第１の基板に対向して配置される第２の基板とを備えていて、前記第１の基板は、フローティング電極を備え、前記第２の基板は、第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の可変容量部は、前記第１の電極と前記フローティング電極との間に形成され、前記第２の可変容量部は、前記第２の電極と前記フローティング電極との間に形成されるのが好ましい（第２の構成）。
　これにより、第１の基板と第２の基板との間に、直列接続される２つの可変容量部及び第２の可変容量部を形成することができる。しかも、上述の構成によって、第１の基板と第２の基板との隙間の変化を第１の可変容量部及び第２の可変容量部の変化として検出することができるため、液晶容量の変化をより感度良く検出することができる。
　本発明の一実施形態に係る表示装置は、第１の基板側の電極と第２の基板側の電極との間の容量変化に基づいて表示画面内の接触位置を検出する表示装置であって、複数の画素回路と、少なくとも１つの容量変化検出回路と、アクティブマトリックス基板とを備え、前記容量変化検出回路は、電圧供給線に接続される第１の可変容量部と、該第１の可変容量部に直列に接続される第２の可変容量部と、前記第１の可変容量部の容量値及び前記第２の可変容量部の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部に接続されるスイッチング素子とを備える（第３の構成）。
　上記構成により、容量変化検出回路の回路定数が制限を受けることなくセル内の容量変化の検出感度を容易に向上させることができる表示装置を提供することができる。
　前記第３の構成において、前記第１の基板は、フローティング電極を備え、前記第２の基板は、第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の可変容量部は、前記第１の電極と前記フローティング電極との間に形成され、前記第２の可変容量部は、前記第２の電極と前記フローティング電極との間に形成されるのが好ましい（第４の構成）。
　これにより、上述の第２の構成と同様の作用効果が得られる表示装置を実現できる。
　前記第４の構成において、前記第１の基板には、前記第２の基板側に向かって突出する突起部が形成されていて、前記フローティング電極は、前記突起部を覆うように形成されていて、前記第１の電極及び第２の電極は、前記突起部に対向する位置に設けられているのが好ましい（第５の構成）。
　このように、突起部を設けた構成において、該突起部を覆うフローティング電極と第１の電極及び第２の電極との間に、それぞれ、第１の可変容量部及び第２の可変容量部を形成することで、セル内の容量変化の検出感度をさらに向上することができる。
　［実施形態］
　以下、実施形態に係る容量変化検出回路を含む液晶表示装置について図面に従って詳細に説明する。
　図１は、実施形態に係る容量変化検出回路を含む液晶表示装置１００の構成を示すブロック図である。液晶表示装置１００はタッチセンサ機能付きの液晶表示装置である。図１において、液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０、表示制御回路１２０、走査信号線駆動回路１３０、データ信号線駆動回路１４０、センサ制御回路１５０、及びセンサ出力処理回路１６０を備える。容量変化検出回路１０は、画素回路２０と共に液晶パネル１１０上に形成されていて、液晶パネル１１０の表面が押されたときの液晶層の静電容量の変化を検出する。
　液晶パネル１１０は、２枚の樹脂基板の間に液晶物質を挟み込んだ構造を有する。液晶パネル１１０には、互いに平行な複数の走査信号線Ｇｉと、走査信号線Ｇｉと直交し且つ互いに平行な複数のデータ信号線Ｓｊとが設けられている。走査信号線Ｇｉとデータ信号線Ｓｊとの各交点の近傍には、画素回路２０が設けられている。走査信号線Ｇｉは、同じ行に配置された画素回路２０に接続されている。データ信号線Ｓｊは、同じ列に配置された画素回路２０に接続されている。各画素回路２０に対応して、容量変化検出回路１０が設けられている。なお、容量変化検出回路１０は、画素回路２０に対して１対１で対応していなくてもよい。液晶パネル１１０には、複数の容量変化検出回路１０の出力信号の中から少なくとも１つの信号を選択するセンサ出力選択回路１７０も設けられている。
　画素回路２０は、ＴＦＴ２１、液晶容量２２、及び補助容量２３を含んでいる。ＴＦＴ２１は、例えば、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタである。ＴＦＴ２１は、ゲート電極が１本の走査信号線Ｇｉに接続され、ソース電極が１本のデータ信号線Ｓｊに接続され、ドレイン電極が液晶容量２２を構成する一方の電極及び補助容量２３を構成する一方の電極に接続される。液晶容量２２を構成する他方の電極及び補助容量２３を構成する他方の電極は、共通電圧Ｖｃｏｍが印加された電圧供給線（図示せず）に接続される。
　表示制御回路１２０、走査信号線駆動回路１３０、データ信号線駆動回路１４０、及びセンサ制御回路１５０は、液晶パネル１１０の制御回路である。表示制御回路１２０は、走査信号線駆動回路１３０に対して制御信号Ｃ１を出力するとともに、データ信号線駆動回路１４０に対して制御信号Ｃ２及び映像信号ＤＴを出力する。また、表示制御回路１２０は、センサ制御回路１５０に対して制御信号Ｃ３を出力するとともに、液晶パネル１１０の容量変化検出回路１０に対して配線ＶＳＥＬを介して制御電圧ＶＳＥＬを供給する。
　走査信号線駆動回路１３０は、制御信号Ｃ１に応じて複数の走査信号線Ｇｉの中から１本の走査信号線を選択して、選択した走査信号線にゲートオン電圧（ＴＦＴがオン状態になる電圧）を印加する。データ信号線駆動回路１４０は、制御信号Ｃ２に従い、映像信号ＤＴに応じた電圧をデータ信号線Ｓｊに印加する。これにより、１行分の画素回路２０を選択し、選択した画素回路２０に対して映像信号ＤＴに応じた電圧を印加して、液晶パネル１１０に所望の画像を表示させることができる。
　センサ制御回路１５０は、制御信号Ｃ３に従いセンサ出力選択回路１７０を制御する。センサ出力選択回路１７０は、センサ制御回路１５０からの出力信号に応じて、複数の容量変化検出回路１０の出力信号の中から少なくとも１つの信号を選択する。そして、センサ出力選択回路１７０は、選択した信号を液晶パネル１１０の外部に出力する。センサ出力処理回路１６０は、液晶パネル１１０から出力された信号に基づき、表示画面内の接触位置を示す位置データＤＰを求める。
　図２は、本実施形態に係る容量変化検出回路１０の回路図である。図２に示すように、容量変化検出回路１０は、電圧供給線ＶＳＥＬに接続された第１の可変容量部ＣＬＣ１と、第１の可変容量部ＣＬＣ１に直列に接続された第２の可変容量部ＣＬＣ２と、を含んでいる。また、容量変化検出回路１０は、ゲート電極が、第２の可変容量部ＣＬＣ２を構成する一対の電極のうち第１の可変容量部ＣＬＣ１が接続される電極とは別の電極に接続されたＴＦＴ１５を含んでいる。このＴＦＴ１５は、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力する。このＴＦＴ１５は、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の容量値に応じた電気信号を出力するスイッチング素子として機能する。
　本実施形態に係る容量変化検出回路１０は、図３に示すように、対向基板３０と、対向基板３０に対向するアクティブマトリックス基板３１とを備えている。対向基板３０は、図示しない対向電極と、該対向電極と同じ金属（例えばＩＴＯ）からなる島状のフローティング電極３２とを備えている。このフローティング電極３２は、対向電極を構成する金属膜の一部をエッチング等によって島状に形成することにより得られる。このフローティング電極３２は、対向電極等から電気的に分離されたフローティング状態となっている。アクティブマトリックス基板３１は、第１の電極３３と第２の電極３４とを備えている。第１の電極３３及び第２の電極３４は、例えばＩＴＯなどの画素電極と同じ金属材料からなり、該画素電極と同一のプロセスによって形成される。
　第１の電極３３は、第１の可変容量部ＣＬＣ１を形成する一対の電極のうちの一方の電極である。フローティング電極３２は、第１の可変容量部ＣＬＣ１を形成する一対の電極における他方の電極であると共に、第２の可変容量部ＣＬＣ２を形成する一対の電極における一方の電極である。第２の電極３４は、第２の可変容量部ＣＬＣ２を形成する一対の電極における他方の電極である。第１の電極３３及び第２の電極３４は、フローティング電極３２と対向して配置されている。以上の構成により、第１の可変容量部ＣＬＣ１と第２の可変容量部ＣＬＣ２とが直列に接続された状態となる。
　図４に、容量変化検出回路１０の具体的な構成例を示す。容量変化検出回路１０において、ＴＦＴ１５は、ソース電極が配線ＶＤＤに接続されているとともに、ドレイン電極が配線ＯＵＴに接続されている。またＴＦＴ１５のゲート電極は、第２の可変容量部ＣＬＣ２を形成する第２の電極３４に接続されている。第１の可変容量部ＣＬＣ１を形成する第１の電極３３は、配線ＶＳＥＬに接続されている。フローティング電極３２は、他の電極や配線などから電気的に分離されている。上述のとおり、このフローティング電極３２と第１の電極３３との間に第１の可変容量部ＣＬＣ１が、該フローティング電極３２と第２の電極３４との間に第２の可変容量部ＣＬＣ２が、それぞれ形成される。
　第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の各容量は、フローティング電極３２と第１の電極３３及び第２の電極３４との間の距離に応じて変化する。よって、対向基板３０が押圧されてフローティング電極３２と第１の電極３３及び第２の電極３４との間の距離が変化すると、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の各容量が変化する。ＶＳＥＬがハイレベル（オン）になると、ＴＦＴ１５が導通状態となり、ＶＩＮＴの電位に応じた出力信号が配線ＯＵＴに出力される。本実施形態に係る容量変化検出回路１０において、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の各容量値に応じた電圧ＶＩＮＴの値は次の（式１）によって算出される。なお、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２は、容量が等しいため、（式１）では、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の容量値を単にＣＬＣと表す。また、ＣＴＦＴは、ＴＦＴ１５の静電容量である。ΔＶＳＥＬは、ＶＳＥＬがハイレベルになったときの電圧変化量である。
　ＶＩＮＴ＝ΔＶＳＥＬ＊０．５＊ＣＬＣ／（０．５＊ＣＬＣ＋ＣＴＦＴ）　（式１）
　図５は、従来例１に係る容量変化検出回路１１の回路図である。図５に示すように、容量変化検出回路１１は、可変容量部ＣＬＣ、ＴＦＴ１５を含んでいる。可変容量部ＣＬＣは、該可変容量部ＣＬＣを形成する一対の電極のうち一方の電極が、共通電圧Ｖｃｏｍが印加される電圧供給線に接続されていて、他方の電極がＴＦＴ１５のゲート電極に接続されている。ＴＦＴ１５は、可変容量部ＣＬＣの容量値に応じた電気信号を出力する検出用トランジスタとして機能する。
　従来例１の容量変化検出回路１１には、図６に示すように、サブフォトスペーサ３５が設けられている。従来例１の容量変化検出回路１１において、可変容量部ＣＬＣの容量値に応じた電圧ＶＩＮＴの値は次の（式２）によって算出される。なお、ΔＶｃｏｍは、Ｖｃｏｍの電圧変化量である。
　ＶＩＮＴ＝ΔＶｃｏｍ＊ＣＬＣ／（ＣＬＣ＋ＣＴＦＴ）　　　　　　　　　（式２）
　図７は、従来例２に係る容量変化検出回路１２の回路図である。図７に示すように、容量変化検出回路１２は、可変容量部ＣＬＣ、参照容量部ＣＲＥＦ、及びＴＦＴ１５を含んでいる。可変容量部ＣＬＣは、該可変容量部ＣＬＣを形成する一対の電極のうち一方の電極が共通電圧Ｖｃｏｍの電圧供給線に接続されていて、他方の電極がＴＦＴ１５のゲート電極及び参照容量部ＣＲＥＦを形成する一対の電極のうち一方に接続されている。参照容量部ＣＲＥＦを形成する一対の電極のうち他方の電極は、ＶＳＥＬが印加される電圧供給線に接続されている。ＴＦＴ１５は、可変容量部ＣＬＣの容量値に応じた電気信号を出力する検出用トランジスタとして機能する。従来例２の容量変化検出回路１２には、図８に示すように、サブフォトスペーサ３５が設けられている。従来例２の容量変化検出回路１２において、可変容量部ＣＬＣの容量値に応じた電圧ＶＩＮＴの値は次の（式３）によって算出される。
　ＶＩＮＴ＝ΔＶＳＥＬ＊ＣＲＥＦ／（ＣＲＥＦ＋ＣＬＣ＋ＣＴＦＴ）　　　　（式３）
　従来例１の容量変化検出回路１１では、Ｖｃｏｍの電圧レベルは、表示ディスプレイの仕様によって制限されるため、小さい。これに対し、実際のＣＴＦＴは大きいことから、（式２）において、容量変化を感度良く検出するためにはＣＬＣの変化量を大きくする必要がある。よって、サブフォトスペーサ３０を設けて液晶容量を形成する間隙を小さくする必要がある。また、従来例２の容量変化検出回路１２では、（式３）において、変数ＣＬＣは分母にしかないため、ＶＩＮＴの変化が小さく、容量変化の検出感度が低い。そのため、従来例２の容量変化検出回路１２においても、サブフォトスペーサ３０を設ける必要がある。これに対し、本発明の実施形態に係る容量変化検出回路１０では、（式１）に示すように、変数ＣＬＣが分母及び分子の両方にあるうえ、表示ディスプレイの仕様によって制限されるＶｃｏｍではなく、自由に設定できるＶＳＥＬによって電圧の変化幅を決めることが可能である。そのため、ＶＩＮＴの変化を大きくすることが可能となり、容量変化の検出感度を高めることができる。したがって、従来例１及び従来例２のようなサブフォトスペーサを設ける必要がない。
　以上説明したように、本発明によれば、可変容量部ＣＬＣ１，ＣＬＣ２を直列に接続したため、サブフォトスペーサを設けることなく、液晶容量の変化の検出感度を容易に向上することができる。また、液晶容量の変化の検出感度は、自由に設定できるＶＳＥＬによって調整することが可能である。更に、ＶＳＥＬがハイレベル（オン）のときにのみＴＦＴ１５から信号出力されるため、ソースラインの共有が可能となる。
　なお、図９に示すように、対向基板４１上に突起部であるサブフォトスペーサ４２を設けた構成としてもよい。すなわち、容量変化検出回路４０は、対向基板４１と、対向基板４１に対向するアクティブマトリックス基板３１とを備えている。対向基板４１には、サブフォトスペーサ４２が形成され、当該サブフォトスペーサ４２の上にフローティング電極４３が設けられている。このフローティング電極４３は、他の電極等から電気的に分離されたフローティング状態となっている。アクティブマトリックス基板３１は、サブフォトスペーサ４２が形成された対向基板４１に対向して配置されていて、第１の電極３３と第２の電極３４とを備えている。
　第１の電極３３は、第１の可変容量部ＣＬＣ１を形成する一対の電極における一方の電極である。フローティング電極４３は、第１の可変容量部ＣＬＣ１を形成する一対の電極における他方の電極であると共に、第２の可変容量部ＣＬＣ２を形成する一対の電極における一方の電極である。第２の電極３４は、第２の可変容量部ＣＬＣ２を形成する一対の電極における他方の電極である。第１の電極３３及び第２の電極３４は、フローティング電極４３と対向して配置されている。これにより、第１の可変容量部ＣＬＣ１と第２の可変容量部ＣＬＣ２とは直列に接続される。第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の各容量は、フローティング電極４３と第１の電極３３及び第２の電極３４との間の距離に応じて変化する。よって、対向基板４１が押圧されてフローティング電極４３と第１の電極３３及び第２の電極３４との間の距離が変化すると、第１の可変容量部ＣＬＣ１及び第２の可変容量部ＣＬＣ２の各容量が変化する。ＶＳＥＬがハイレベル（オン）になると、ＴＦＴ１５が導通状態となり、ＶＩＮＴの電位に応じた出力信号が配線ＯＵＴに出力される。これにより、単にサブフォトスペーサを用いた従来の構成に比べてタッチセンサの高感度化が可能である。また、サブフォトスペーサのサイズを変えることによって、フローティング電極４３と第１の電極３３及び第２の電極３４との間隔を変えることができるため、容量変化検出回路４０の回路定数の最適化も可能になる。
　なお、本発明は、液晶表示装置以外の表示装置にも適用可能である。また、タッチセンサ単体の装置としても適用可能である。
　上記実施形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。

Claims (5)

  1. 　セル内の容量の変化を検出する容量変化検出回路であって、
    　電圧供給線に接続される第１の可変容量部と、
    　前記第１の可変容量部に直列に接続される第２の可変容量部と、
    　前記第１の可変容量部の容量値及び前記第２の可変容量部の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部に接続されるスイッチング素子とを備える、容量変化検出回路。
  2. 　第１の基板と、
    　前記第１の基板に対向して配置される第２の基板とを備えていて、
    　前記第１の基板は、フローティング電極を備え、
    　前記第２の基板は、第１の電極と第２の電極とを備え、
    　前記第１の可変容量部は、前記第１の電極と前記フローティング電極との間に形成され、
    　前記第２の可変容量部は、前記第２の電極と前記フローティング電極との間に形成される、請求項１に記載の容量変化検出回路。
  3. 　第１の基板側の電極と第２の基板側の電極との間の容量変化に基づいて表示画面内の接触位置を検出する表示装置であって、
    　複数の画素回路と、
    　少なくとも１つの容量変化検出回路と、
    　アクティブマトリックス基板とを備え、
    　前記容量変化検出回路は、
    　　電圧供給線に接続される第１の可変容量部と、
    　　前記第１の可変容量部に直列に接続される第２の可変容量部と、
    　　前記第１の可変容量部の容量値及び前記第２の可変容量部の容量値に応じて駆動してそれらの容量値に応じた電気信号を出力するように、前記第２の可変容量部に接続されるスイッチング素子とを備える、表示装置。
  4. 　前記第１の基板は、フローティング電極を備え、
    　前記第２の基板は、第１の電極と第２の電極とを備え、
    　前記第１の可変容量部は、前記第１の電極と前記フローティング電極との間に形成され、
    　前記第２の可変容量部は、前記第２の電極と前記フローティング電極との間に形成される、請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記第１の基板には、前記第２の基板側に向かって突出する突起部が形成されていて、
    　前記フローティング電極は、前記突起部を覆うように形成されていて、
    　前記第１の電極及び第２の電極は、前記突起部に対向する位置に設けられている、請求項４に記載の表示装置。
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