JP2007200039A - Touch panel mechanism and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル機構および表示装置に関し、特に、タッチパネルと液晶パネルとを互いに対向させて成る液晶表示装置に関する発明である。 The present invention relates to a touch panel mechanism and a display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which a touch panel and a liquid crystal panel are opposed to each other.
従来、ライン反転駆動を行う液晶表示装置において、例えば液晶パネルの表示面側にタッチパネルが設置された液晶表示装置の場合、人に不快感を与えるような音鳴りが発生する、という問題があった。この問題に本発明者は着目し、鋭意検討した結果、その原因は、以下であると考えられた。すなわち、液晶パネルの表面（より正確には偏光板の表面）、および、液晶パネルに対向するタッチパネルの裏面が何らかの理由で帯電するため、液晶パネルの電極により発生する電界により、液晶パネル−タッチパネル間の空間が振動することに起因する、と考えられた。 Conventionally, in a liquid crystal display device that performs line inversion driving, for example, in the case of a liquid crystal display device in which a touch panel is installed on the display surface side of the liquid crystal panel, there has been a problem that a sound that causes discomfort to humans occurs. . The present inventors paid attention to this problem, and as a result of intensive studies, the cause thereof was considered as follows. That is, since the surface of the liquid crystal panel (more precisely, the surface of the polarizing plate) and the back surface of the touch panel facing the liquid crystal panel are charged for some reason, an electric field generated by the electrode of the liquid crystal panel causes a gap between the liquid crystal panel and the touch panel. It was thought to be caused by the vibration of the space.
この原理について、詳細に説明する。たとえば、図７に示すようなタッチパネル１０１の裏面の点ａおよびこの点ａに対向する液晶パネル１０２の表面の点ｂに着目し、タッチパネル１０１の点ａに帯電している電荷をｑａ、液晶パネル１０２の点ｂに帯電している電荷をｑｂとすると、これらの電荷ｑａ・ｑｂにそれぞれ働く力各Ｆａ・Ｆｂは、次式より求められる。なお、便宜上、力の成分（および電界の成分）として、液晶パネル１０２とタッチパネル１０１との積層方向のみの成分を考慮することとする。
Ｆａ＝ｑａ×Ｅａ
Ｆｂ＝ｑｂ×Ｅｂ
なお、Ｅａは、点ａの電界強度であり、Ｅｂは、点ｂの電界強度である。
This principle will be described in detail. For example, paying attention to a point a on the back surface of the
Fa = qa × Ea
Fb = qb × Eb
Ea is the electric field intensity at point a, and Eb is the electric field intensity at point b.
ここで、この電界強度Ｅａは、次式により求められる。なお、この電界強度Ｅａは、厳密にはタッチパネル１０１の上下電極および液晶パネル１０２の画素電極もしくはセグメント電極に印加されている信号による電界成分もあるが、それらは音鳴りの原因となるような一定周波数での変動はない場合がほとんどであるためここでは省略する。
Ｅａ＝Ｅｃｏｍａ（ｔ）＋Ｅｑａ＋Ｅｑｂ
なお、Ｅｃｏｍａ（ｔ）は、点ａでの電界成分のうち液晶パネル（対向電極）駆動によるもの（時間の関数）であり、Ｅｑａは、点ａでの電界成分のうち電荷ｑａによるものであり、Ｅｑｂは、点ｂでの電界成分のうち電荷ｑｂによるものである。
Here, the electric field strength Ea is obtained by the following equation. Strictly speaking, the electric field strength Ea includes electric field components due to signals applied to the upper and lower electrodes of the
Ea = Ecoma (t) + Eqa + Eqb
Note that Ecoma (t) is due to driving of the liquid crystal panel (counter electrode) among electric field components at point a (function of time), and Eqa is due to electric charge qa among electric field components at point a. , Eqb is due to the electric charge qb among the electric field components at the point b.
ここで、Ｅｃｏｍａ（ｔ）は、対向電極に印加される対向電極信号（共通電極信号、ＶＣＯＭ信号）により発生する電界であるが、このＶＣＯＭ信号は駆動周波数で電位が変わるため、Ｅａの値は一定ではなく駆動周波数成分で変動することになり、このためＦａも駆動周波数で変動することになる。これについては、液晶パネル１０２の点ｂに作用する力Ｆｂについても同様である。
Here, Ecoma (t) is an electric field generated by a counter electrode signal (common electrode signal, VCOM signal) applied to the counter electrode. Since the potential of this VCOM signal changes depending on the driving frequency, the value of Ea is It is not constant but fluctuates with the driving frequency component, so Fa also fluctuates with the driving frequency. The same applies to the force Fb acting on the point b of the
さらに、タッチパネル１０１の裏面全体について考察すると、タッチパネル１０１の裏面の電荷総量をＱｔｐとするとそのＱｔｐすなわちタッチパネル１０１の裏面の面全体に働く力Ｆｔｐも同じく変動すると考えられる。同様に、液晶パネル１０２の表面全体の電荷総量をＱｌｃとした場合に液晶パネル１０２の表面全体に働く力Ｆｌｃも変動すると考えられる。
Further, considering the entire back surface of the
つまり、ＥａやＥｂが一定であれば、Ｑｔｐ、Ｑｌｃに働く力が一定であるため液晶パネル１０２やタッチパネル１０１の振動は発生しないものの、ＥａやＥｂが上記の通り駆動周波数で変動するため、液晶パネル１０２の表面もしくはタッチパネル１０１の裏面が駆動周波数と同じ周波数で振動し、液晶パネル１０２−タッチパネル１０１間の空間を震わせ、音鳴りが発生すると考えられる。
That is, if Ea and Eb are constant, the forces acting on Qtp and Qlc are constant, so that vibration of the
これに対して、このような音鳴りを低減、削減する方法としては、以下の方法が考えられる。 On the other hand, the following methods can be considered as a method of reducing and reducing such a sound.
まず、音鳴りの原因となる液晶パネルの駆動周波数を、高くする、または、低くして人間の可聴周波数範囲から外す、または、聞こえにくくする方法がある。しかしながら、駆動周波数を高くした場合には、消費電力の増加につながり、また、液晶表示装置の場合、駆動周波数をあげると液晶への充電時間が短くなるため、充電不足によるコントラスト低下や、クロストークの発生等の問題が生じる。また、駆動周波数を低くする場合は、フリッカの発生の問題が存在する。 First, there is a method of increasing or decreasing the driving frequency of the liquid crystal panel, which causes a sound, to be out of the human audible frequency range or to make it difficult to hear. However, increasing the drive frequency leads to an increase in power consumption, and in the case of a liquid crystal display device, increasing the drive frequency shortens the charging time for the liquid crystal. Problems such as the occurrence of Further, when the drive frequency is lowered, there is a problem of occurrence of flicker.
また、駆動信号をＤＣ駆動としてパネル面のクーロン力の変動成分自体が発生しないようにする方法も考えられる。しかしながら、駆動信号をＤＣ駆動とするためには、その分ソースの出力電圧が高くなるため、ソースドライバに高耐圧品を使用する必要があり、それによる消費電力増加の問題も発生する。 Further, a method of preventing the fluctuation component itself of the Coulomb force on the panel surface from being generated by using the drive signal as DC drive is also conceivable. However, in order to set the drive signal to DC drive, the output voltage of the source becomes higher by that amount, so it is necessary to use a high-voltage product for the source driver, which causes a problem of increased power consumption.
さらに、液晶パネルの表面にタッチパネルの表面を糊等で密着させることにより、液晶パネルとタッチパネルとの間の空気層をなくして、空気層の振動をなくすことにより、音鳴りを防止する方法も考えられる。しかしながら、タッチパネルなどを直接パネル表面に貼付ける場合には、接着面での剥れによる表示品位問題や、貼付け作業が困難であるという問題がある。 In addition, a method of preventing noise by eliminating the air layer between the liquid crystal panel and the touch panel by sticking the surface of the touch panel to the surface of the liquid crystal panel with glue or the like is also considered. It is done. However, when a touch panel or the like is directly attached to the panel surface, there are display quality problems due to peeling on the adhesive surface and a problem that the attaching operation is difficult.
また、液晶パネル表面およびタッチパネルの裏面の帯電を可能な限り抑え、クーロン力による振動が発生しないようにする方法も考えられる。しかしながら、帯電を防止するためには、除電ブロワー等で帯電量の管理を行いながら除電作業を実施する必要があり、除電作業に費やす時間による生産性の低下、および、帯電量を管理するための設備投資の問題がある。 Another possible method is to suppress the charging of the liquid crystal panel surface and the back surface of the touch panel as much as possible so that vibration due to Coulomb force does not occur. However, in order to prevent electrification, it is necessary to carry out static elimination work while managing the charge amount with a static elimination blower or the like, which reduces productivity due to time spent on static elimination work, and manages the charge amount. There is a problem of capital investment.
さらに、液晶パネルとそれに対面するタッチパネルとの距離を離し、クーロン力を小さくして振動の発生を抑える、または、たとえ振動しても空気の振動による音鳴りが聞こえないレベルにする方法も考えられる。しかしながら、このように距離を離すためには表示装置の厚み方向の寸法を大きくしなければならない問題がある。 Furthermore, it is possible to reduce the distance between the liquid crystal panel and the touch panel that faces it and reduce the Coulomb force to suppress the generation of vibrations, or even make a level that prevents the sound of air vibrations from being heard even if it vibrates. . However, in order to increase the distance in this way, there is a problem that the dimension in the thickness direction of the display device must be increased.
なお、タッチパネル（抵抗膜タブレット装置）周囲のノイズによる位置検出精度への影響を解決するものとして、特許文献１には、タッチパネルの外側面に透明電極層を形成し、その透明電極層を接地することが開示されている。これにより、タッチパネルの裏面（透明電極層を形成した面）においては帯電が抑えられるため、このタッチパネルの裏面の振動による音鳴りに対して有効であるとも考えられる。しかしながら、透明電極の裏面にさらに他の部材を追加したような場合には、かかる部材での帯電により既述のような音鳴りの発生が生ずるものと考えられる。
In addition, as what solves the influence on the position detection precision by the noise around a touch panel (resistive film tablet device), in
なお、特許文献２のように、液晶パネルとバックライトとの隙間部分に配置した光学シートの振動を防止するために、液晶パネルとバックライトとの隙間部分またはバックライトの裏面側に透明電極シートを配置させて、この透明電極シートに液晶パネルの駆動周波数を逆位相で同期して変化する電圧を印加するものが公知である。この特許文献２によれば、透明電極シートに供給される電圧によって、液晶パネルの共通電極層の周期的な電位の変化に基づいて発生する光学シートにおける電界の周期的な変動を少なくでき、このため光学シートの振動を防止することに一定の効果は期待できるものと考えられる。しかしながら、このような透明シートは、液晶パネルの裏面側に配置されるものであり、既述のような液晶パネルの表示面側に位置するタッチパネルにおける音鳴り現象防止の効果は乏しいものと考えられる。また、この透明電極シートをバックライトと液晶パネルとの隙間に配置した場合には、この透明電極シートとバックライトとの間の空気層の存在により光の利用効率が低下する問題が存在する。
In addition, as in
本発明者は、上記のようなタッチパネルと液晶パネルとを有する液晶表示装置における音鳴り現象の問題に鑑みて、特許文献３のように、液晶パネルの共通電極層の駆動信号に基づき発生する周期的な電界の周期を変えるような電界を発生するような音鳴り改善信号をタッチパネルの電極層に印加する手段を提案した。
In view of the problem of the sound generation phenomenon in the liquid crystal display device having the touch panel and the liquid crystal panel as described above, the inventor has a period generated based on the driving signal of the common electrode layer of the liquid crystal panel as in
この液晶表示装置のタッチパネルは、所定の隙間を持って対向する一対の電極層と、タッチパネルにユーザが触れることにより一対の電極層の間に生じる電気的変化を検出してユーザが触れた位置を検出するタッチパネルコントローラと、を備えている。そして、このタッチパネルの一対の電極層のうち少なくとも一方の電極層に音鳴り改善信号を印加させている。ここで、液晶表示装置は、音鳴り改善信号を生成する音鳴り改善信号生成部、音鳴り改善信号生成部と電極層との電気的接続を導通状態と切断状態とに切り替えるスイッチ手段、スイッチ手段と音鳴り改善信号生成部とを電気的に接続する第１の信号線、スイッチ手段と電極層とを電気的に接続する第２の信号線、および、スイッチ手段とタッチパネルコントローラとを電気的に接続する第３の信号線とを備えている。 The touch panel of the liquid crystal display device detects a position where the user touches by detecting an electrical change generated between the pair of electrode layers facing each other with a predetermined gap and the touch panel touching the user. And a touch panel controller for detection. The sound improvement signal is applied to at least one of the pair of electrode layers of the touch panel. Here, the liquid crystal display device includes a sound generation improvement signal generation unit that generates a sound generation improvement signal, a switch unit that switches electrical connection between the sound generation improvement signal generation unit and the electrode layer between a conductive state and a disconnected state, and a switch unit The first signal line that electrically connects the sound generation improvement signal generator, the second signal line that electrically connects the switch means and the electrode layer, and the switch means and the touch panel controller electrically And a third signal line to be connected.
そして、スイッチ手段が、第１の信号線と第２の信号線とを導通状態とし且つ第２の信号線と第３の信号線とを切断状態とすることにより、音鳴り改善信号生成部により生成された音鳴り改善信号がタッチパネルに供給され、また、第１の信号線と第２の信号線とを切断状態とし且つ第２の信号線と第３の信号線とを導通状態とすることにより、タッチパネル位置検出信号をタッチパネルコントローラがタッチパネルに対して入出力して、ユーザが触れた位置をタッチパネルコントローラが検出することができるものである。また、このようなスイッチ手段による導通状態および切断状態の切替は、切替信号生成部によって生成される切替信号に基づいてなされている。
しかしながら、上記の構成では、音鳴り改善信号をタッチパネルに供給している間、つまり、第１の信号線と第２の信号線とを導通状態とし、第２の信号線と第３の信号線とを切断状態としている間は、音鳴りは改善されるが、ユーザが触れた位置を検出することができない。一方、ユーザが触れた位置をタッチパネルコントローラが検出している間、つまり、第２の信号線と第３の信号線とを導通状態とし、第１の信号線と第２の信号線とを切断状態している間は、ユーザが触れた位置を検出することはできるが、音鳴りを防止することができない。 However, in the above configuration, while the sound generation improvement signal is supplied to the touch panel, that is, the first signal line and the second signal line are in a conductive state, and the second signal line and the third signal line are connected. While in the disconnected state, the sound is improved, but the position touched by the user cannot be detected. On the other hand, while the touch panel controller detects the position touched by the user, that is, the second signal line and the third signal line are brought into conduction, and the first signal line and the second signal line are disconnected. While it is in a state, it is possible to detect the position touched by the user, but it is not possible to prevent sounding.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、（表示パネルのように所定の周波数で駆動する共通電極を有するパネルにこのパネルと一定隙間をもって配置されるタッチパネルと、このタッチパネルにおけるユーザが触れた位置を検出する制御部と、を備えるタッチパネル機構において、）タッチパネル使用時にも音鳴りの発生を防止することができるタッチパネル機構およびこのタッチパネル機構を備えた表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a touch panel disposed on a panel having a common electrode driven at a predetermined frequency, such as a display panel, with a certain gap from the panel. A touch panel mechanism including a control unit for detecting a position touched by a user on the touch panel, and a touch panel mechanism capable of preventing the generation of sound even when the touch panel is used, and a display device including the touch panel mechanism It is to be.
また、本発明のタッチパネル機構は、上記課題を解決するために、所定の周波数で変化する電圧信号が印加される共通電極層を有する表示パネルと所定の間隔をもって配置され、互いに対向する一組の電極層を有するタッチパネルと、このタッチパネルにおけるユーザが触れた位置を検出する制御部とを備えるタッチパネル機構において、上記制御部から、上記タッチパネルに入力されて、上記制御部にフィードバックされる位置検出信号が、上記電圧信号と同相かつ同期する信号であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the touch panel mechanism according to the present invention is arranged with a predetermined distance from a display panel having a common electrode layer to which a voltage signal changing at a predetermined frequency is applied, and is a pair of opposed panels. In a touch panel mechanism including a touch panel having an electrode layer and a control unit that detects a position touched by a user on the touch panel, a position detection signal that is input from the control unit to the touch panel and fed back to the control unit. The signal is in phase with and synchronized with the voltage signal.
上記構成によれば、制御部からユーザが触れた位置を検出するために上記タッチパネルに入力されて、制御部にフィードバックがかけられている位置検出信号が、上記共通電極層に印加される電圧信号と同相かつ同期する信号である。これによれば、特許文献３のようなアナログスイッチを設けなくても音鳴りを改善することができる。また、このようなアナログスイッチを設けないが故に、タッチパネル使用時であっても、音鳴りを改善することができる。つまり、上記電圧信号と同相かつ同期した信号は、タッチパネルの使用時か未使用時かを問わず、常に、制御部からタッチパネルへ入力されているため、タッチパネル使用時であっても、音鳴りを改善することができる。また、音鳴り改善をしながらでも、タッチパネルを使用することができる（ユーザが触れた位置を検知することができる）。
According to the above configuration, the position detection signal that is input to the touch panel to detect the position touched by the user from the control unit and fed back to the control unit is a voltage signal applied to the common electrode layer. The signal is in phase and synchronized with the signal. According to this, sounding can be improved without providing an analog switch as in
なお、共通電極相に印加される電圧信号と同相かつ同期する信号をタッチパネルに印加した場合に、音鳴りを改善できる理由は、タッチパネルの裏面と表示パネルの表面にそれぞれ働く力の時間的な変化を少なくすることができるからである。 In addition, when applying a signal that is in phase and synchronized with the voltage signal applied to the common electrode phase to the touch panel, the reason for improving sound generation is the temporal change in the force acting on the back surface of the touch panel and the surface of the display panel. This is because it can be reduced.
また、本発明の表示装置では、タッチパネル機構に、さらに表示パネルを備えていることが好ましい。 In the display device of the present invention, it is preferable that the touch panel mechanism further includes a display panel.
上記構成によれば、上記したように、タッチパネルの使用時にも音鳴りを改善することができる表示装置を提供することができる。 According to the above configuration, as described above, it is possible to provide a display device that can improve sound generation even when the touch panel is used.
また、本発明の表示装置では、上記一組の電極層が互いに接触することにより、上記タッチパネルにおけるユーザが触れた位置が検出されることが好ましい。 In the display device of the present invention, it is preferable that the position touched by the user on the touch panel is detected by the set of electrode layers contacting each other.
ここで、本発明の表示装置は、上記のように、ユーザが触れた位置の電極層が互いに接触し、制御部がタッチパネルにおけるユーザが触れた位置を検出するようになっている。 Here, in the display device of the present invention, as described above, the electrode layers at positions touched by the user are in contact with each other, and the control unit detects the position touched by the user on the touch panel.
また、本発明の表示装置では、上記電圧信号を生成する信号生成部をさらに備えていることが好ましい。 The display device of the present invention preferably further includes a signal generation unit that generates the voltage signal.
本発明のタッチパネル機構は、以上のように、制御部から、タッチパネルに入力されて、制御部にフィードバックされる位置検出信号が、電圧信号と同相かつ同期する信号である。 As described above, the touch panel mechanism of the present invention is a signal in which the position detection signal input from the control unit to the touch panel and fed back to the control unit is in phase with and synchronized with the voltage signal.
従って、タッチパネル使用時にも音鳴りの発生を防止することができるタッチパネル機構を提供することができる、という効果を奏する。 Therefore, there is an effect that it is possible to provide a touch panel mechanism that can prevent the generation of sound even when the touch panel is used.
本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の表示装置は、図１に示すように、タッチパネル１、このタッチパネル１に対向して設けられた液晶パネル（特許請求の範囲に記載の表示パネル）２、この液晶パネル２に対して供給する各種の液晶駆動信号を生成する信号生成部３、およびユーザがタッチパネル１における触れた位置を検出するために、タッチパネル１に対して位置検出信号を入力し、フィードバックをかけるタッチパネルコントローラ（ＴＰＣ；特許請求の範囲に記載の制御部）４を備えている。なお、タッチパネル１と液晶パネル２とが互いに対向している構成は、図２を用いて後述する。表示装置は、液晶パネル２の表示面側にタッチパネル１を所定の間隔をもって配置してなる装置である。ここで、表示装置とは、液晶表示装置だけでなく、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ表示装置、またはプラズマディスプレイなども含む。また、タッチパネル１およびＴＰＣ４にて構成される機構をタッチパネル機構と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, the display device of the present invention supplies a
タッチパネル１は、図２に示すように、透明板材５、この透明板材５を裏面に配置した第１のシート部材６、この第１のシート部材６の表面に積層して形成された第１の電極層７、この第１の電極層７に所定の間隔をもって対向するように配置された第２の電極層８、およびこの第２の電極層８を裏面に積層した第２のシート部材９を備えている。なお、第１の電極層７および第２の電極層８（特許請求の範囲に記載の一組の電極層）は、図２に示すように、これらの部材の両端部に配された接着部材１０にて接続されている。
As shown in FIG. 2, the
第２のシート部材９は、可撓性を有する部材から構成されている。それゆえ、ユーザが、この第２のシート部材９に触れることにより、この第２のシート部材が撓み、第１の電極層７と第２の電極層８とが互いに接触するようになっている。
The
一方、液晶パネル２は、タッチパネル１側から順に、第１の偏光板１１、第１の透明基板１２、対向電極層（特許請求の範囲に記載の共通電極層）１３、液晶層１４、画素電極層１５、第２の透明基板１６、および第２の偏光板１７を備えている。つまり、互いに対向配置された一対の第１の透明基板１２および第２の透明基板１６が、液晶層１４を挟持しており、第１の透明基板１２の液晶層１４側には対向電極層１３が配されており、第２の透明基板１６の液晶層１４側には画素電極層１５が配されている。さらに、画素電極層１５と対向電極層１３とは、図２に示すように、シール材１８にて接着されている。
On the other hand, the
信号生成部３は、表示装置の駆動信号を生成している。この駆動信号の一つに、所定の周波数で電圧が変化する共通電極信号（ＶＣＯＭ信号；特許請求の範囲に記載の電圧信号）があり、信号生成部３は、このＶＣＯＭ信号を対向電極層１３に印加している。
The
ＴＰＣ４は、タッチパネル１の一対の電極層７・８に接続されており、タッチパネル１にユーザが触れた際に、接触するタッチパネル１の一対の電極層７・８間に生じる電気的変化を検出して、ユーザが触れた位置を検出する役割を有している。ＴＰＣ４は、このように、ユーザが触れた位置を検出するために、タッチパネル１に対して、位置検出信号を入力し、フィードバックをかけている。なお、位置検出信号は、ユーザがタッチパネル１を使用しているかどうかに関わらず、タッチパネル１に入力されている。
The TPC 4 is connected to the pair of
〔本発明の最重要部分〕
ここで、特に、注目すべきは、本実施の形態では、この位置検出信号の信号周期を、ＶＣＯＭ信号と同相かつ同期した信号にしていることである。
[The most important part of the present invention]
Here, it should be particularly noted that in this embodiment, the signal cycle of the position detection signal is a signal that is in phase and synchronized with the VCOM signal.
図３（ａ）は、ＶＣＯＭ信号を模式的に示す波形図であり、図３（ｂ）は、タッチパネル１の位置検出信号を模式的に示す波形図である。なお、これらの波形図において横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。なお、両波形図においてＧＮＤ（電位０）を破線にて示している。
FIG. 3A is a waveform diagram schematically showing a VCOM signal, and FIG. 3B is a waveform diagram schematically showing a position detection signal of the
これらの図に示すように、時刻ｔ１においてＶＣＯＭ信号がＨとなり、このタイミングと同期して位置検出信号もＨとなっている。また、時刻ｔ２（ｔ＞１）において、ＶＣＯＭ信号がＬとなり、このタイミングと同期して位置検出信号がＬとなっている。さらに、時刻ｔ３（＞ｔ２）も時刻ｔ１と同様に波形が変化している。なお、これらの図に示すように、ＶＣＯＭ信号の電圧範囲は、−Ａ〔Ｖ〕〜＋Ｂ〔Ｖ〕であり、位置検出信号の電圧範囲は、０〔Ｖ〕〜＋Ｃ〔Ｖ〕である。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは、液晶パネル毎、表示装置毎に異なる、任意の数値である。 As shown in these drawings, the VCOM signal becomes H at time t1, and the position detection signal also becomes H in synchronization with this timing. At time t2 (t> 1), the VCOM signal becomes L, and the position detection signal becomes L in synchronization with this timing. Further, the waveform changes at time t3 (> t2) as well as at time t1. As shown in these figures, the voltage range of the VCOM signal is −A [V] to + B [V], and the voltage range of the position detection signal is 0 [V] to + C [V]. Here, A, B, and C are arbitrary numerical values that are different for each liquid crystal panel and each display device.
このように、位置検出信号が、ＶＣＯＭ信号と同相かつ同期した信号であり、この信号が、タッチパネル１の第１の電極層７または第２の電極層８に印加されている。より詳細には、第１の電極層７または第２の電極層８のうちのいずれか一方に信号を入力し、他方（信号入力されていない方）で電圧の検出（位置検出）を行う。つまり、第１の電極層７に信号入力を行っている場合には、第２の電極層８で電圧を検出する一方、第２の電極層８にて信号入力を行っている場合には、第１の電極層７で電圧を検出する。さらに、通常、所定の周期にて信号入力側と電圧検出側を切り替える。この切り替えを行うことによって、タッチパネルの縦横（Ｘ方向／Ｙ方向）の位置検出を交互に行うことができる。
Thus, the position detection signal is a signal that is in phase and synchronized with the VCOM signal, and this signal is applied to the
従って、ＶＣＯＭ信号の電圧による電界を打ち消すことができる。このため、例えば、液晶パネル２の表面やタッチパネル１の裏面が帯電している場合であっても、この帯電した電荷に作用するクーロン力を抑制することができる。それゆえ、液晶パネル２およびタッチパネル２の振動を抑制でき、音鳴り現象を回避することができる。なお、この音鳴り現象の回避理論の詳細については後述する。
Therefore, the electric field due to the voltage of the VCOM signal can be canceled out. For this reason, for example, even when the front surface of the
なお、図４（ａ）は、比較例としての従来の位置検出信号のパルス波形図であり、図４（ｂ）は、本実施の形態の位置検出信号のパルス波形図である。これらの図に示すように、本実施の形態の位置検出信号は、比較例としての従来の位置検出信号とは異なり、ＶＣＯＭ信号と同相かつ同期している。なお、位置検出信号は、ＶＣＯＭ信号に応じて異なる信号である。そして、上記したように、ＶＣＯＭ信号は、液晶パネル毎に異なるため、当然、位置検出信号も液晶パネル毎に異なる。従って、縦軸の電圧は、＋Ｄ〔Ｖ〕とおいている。 4A is a pulse waveform diagram of a conventional position detection signal as a comparative example, and FIG. 4B is a pulse waveform diagram of the position detection signal of the present embodiment. As shown in these drawings, the position detection signal of the present embodiment is in phase and synchronized with the VCOM signal, unlike the conventional position detection signal as a comparative example. The position detection signal is a signal that differs depending on the VCOM signal. As described above, since the VCOM signal is different for each liquid crystal panel, the position detection signal is naturally different for each liquid crystal panel. Therefore, the voltage on the vertical axis is set to + D [V].
さらに、本実施の形態では、信号生成部３が生成するＶＣＯＭ信号をタッチパネル１に入力するのではなくて、上記したように、ＴＰＣ４からタッチパネル１に入力し、フィードバックをかける位置検出信号の信号周期を、ＶＣＯＭ信号と同相かつ同期した信号にしている。そのため、ユーザタッチパネルを使用している間にも音鳴り現象を回避することができる。この点について、ユーザがタッチパネルを使用している間には音鳴り現象を回避することができない、次の〔参考例〕と対比して説明する。
Furthermore, in the present embodiment, the VCOM signal generated by the
〔参考例〕
本発明の構成および効果を明確にするため、上記した特許文献３を参考例として説明し、その後、この参考例と比較して本発明の実施の形態、より詳細には本実施の形態のようにユーザがタッチパネルを使用している間にも音鳴り現象を回避することができる、という効果を説明する。
[Reference example]
In order to clarify the configuration and effects of the present invention,
この参考例としての表示装置は、図５に示すように、タッチパネル５１、液晶パネル５２、信号生成部５３、タッチパネルコントローラ（ＴＰＣ）５４、およびアナログスイッチ５５を備えている。
As shown in FIG. 5, the display device as the reference example includes a
この表示装置では、アナログスイッチ５５を備えている点が、本実施の形態の表示装置との構成上の差異である。このアナログスイッチ５５は、信号生成部５３とタッチパネル５１とを互いに接続する場合と、ＴＰＣ５４とタッチパネル５１とを互いに接続する場合とを、切り替える役割を有している。
This display device is provided with an
信号生成部５３とタッチパネル５１とを互いに接続することによって、信号生成部５３にて生成されるＶＣＯＭ信号自体をアナログ信号５５から、タッチパネル５１に入力している。これにより、音鳴りを防止することができる。このように音鳴りを防止できる理由については、本実施の形態の、後述する音鳴りを防止できる理由（音鳴り現象回避理論）と同様である。
By connecting the
ところが、この参考例では、ユーザがタッチパネルを使用している間には、音鳴りを防止することができない、という問題がある。つまり、ユーザがタッチパネルを使用している間、つまり、ＴＰＣ５４が位置検出信号をタッチパネル５１に入力し、そのフィードバックを受け取っている間には、タッチパネル５１は、ＴＰＣ５４と接続されており、信号生成部５３との接続は遮断されている。そのため、ＶＣＯＭ信号が信号生成部５３からタッチパネル５１に入力されず、音鳴りを防止できない。
However, this reference example has a problem that sound cannot be prevented while the user is using the touch panel. That is, while the user is using the touch panel, that is, while the
逆に、音鳴りを防止している間には、ユーザがタッチパネルを使用することができない、という問題がある。つまり、音鳴りを防止している間、つまり、信号生成部５３がＶＣＯＭ信号をタッチパネル５１に入力している間には、タッチパネル５１は、信号生成部５３と接続されており、ＴＰＣ５４との接続は遮断されている。そのため、位置検出信号がＴＰＣ５４からタッチパネル５１に入力されず、タッチパネルとして使用することができない。
On the other hand, there is a problem that the user cannot use the touch panel while sound generation is prevented. That is, while the sound generation is prevented, that is, while the
これに対して、本実施の形態の構成によれば、参考例に示す表示装置のようなアナログスイッチ５５を設けていないため、タッチパネル使用時か未使用時かに関わらず、常に、ＶＣＯＭ信号に同相かつ同期した信号をタッチパネルに入力しているため、この参考例と同様の効果を得ながら、タッチパネルの使用時にも未使用時にも音鳴りを防止することができる、という効果を奏する。
On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, the
〔音鳴り現象回避理論〕
なお、音鳴り現象回避の理論、つまり上記のようにＶＣＯＭ信号と同相かつ同期する信号をタッチパネル１に入力した場合に、音鳴りを回避することができる理由について、図６を用いて、具体的に説明する。
[Sounding phenomenon avoidance theory]
The theory of avoiding the sounding phenomenon, that is, the reason why the sounding can be avoided when a signal in phase and synchronization with the VCOM signal is input to the
まず、タッチパネル１の（透明板材５の）裏面の任意の点ｃ及びそれに対向する液晶パネル２の（偏光板１１の）表面の点ｄに着目し、点ｃに帯電している電荷をｑｃ、点ｄに帯電している電荷をｑｄとすると、ｑｃ、ｑｄに働く力各Ｆｃ、Ｆｄは次式による求めることができる。（なお、説明上においては、力の成分（および電界の成分）として、液晶パネル２とタッチパネル１との積層方向のみの成分を考慮することとする。）
Ｆｃ＝ｑｃ×Ｅｃ
Ｆｄ＝ｑｄ×Ｅｄ
なお、Ｅｃは、点ｃの電界強度であり、Ｅｄは、点ｄの電界強度である。
First, paying attention to an arbitrary point c on the back surface (of the transparent plate 5) of the
Fc = qc × Ec
Fd = qd × Ed
Note that Ec is the electric field strength at point c, and Ed is the electric field strength at point d.
ここで、点ｃの電界強度Ｅｃは次式により求められる。（なお、この電界強度は、厳密にはタッチパネル１の一対の電極層及び液晶パネル２の画素電極もしくはセグメント電極に印加される信号の電圧による電界成分もあるが、それらは音鳴りの原因となるような一定の周波数での変化はない場合がほとんどであるためここではあえて省略している。）
Ｅｃ＝Ｅｃｏｍｃ(ｔ)+Ｅｑｃ+Ｅｑｄ-Ｅｔｐｄ(ｔ)
なお、Ｅｃｏｍｃ（ｔ）は、ｃ点での電界成分のうち液晶パネル２（対向電極層２３）駆動によるもので、時間の関数であり、Ｅｑｃは、ｃ点での電界成分のうち電荷ｑｃによるものであり、Ｅｑｄは、ｃ点での電界成分のうち電荷ｑｄによるものであり、Ｅｔｐｃ（ｔ）は、ｃ点での電界成分のうちタッチパネル１の裏面側電極層７の電圧によるものである。
Here, the electric field intensity Ec at the point c is obtained by the following equation. (Strictly speaking, the electric field strength includes electric field components due to the voltage of a signal applied to the pair of electrode layers of the
Ec = Ecomc (t) + Eqc + Eqd-Etpd (t)
Ecomc (t) is due to driving of the liquid crystal panel 2 (counter electrode layer 23) among electric field components at the point c and is a function of time, and Eqc is due to electric charge qc among electric field components at the point c. Eqd is due to the electric charge qd among the electric field components at the point c, and Etpc (t) is due to the voltage of the back surface
ここで、タッチパネル１の裏面側電極層７に電圧を印加しない場合にはＥｔｐｄは０となるため、従来技術と同様に駆動周波数で変化するＣＯＭ信号によりＥｃｏｍｃ（ｔ）は駆動周波数成分で変化し、Ｆｃもこの駆動周波数で変化することになるが、実施例１では、タッチパネル１の裏面側電極層１３に、共通電極信号の電圧の変化と同期する電圧が印加されているので、点ｃでの電界強度Ｅｃが時間的に変化する成分が減少するため、Ｆｃの時間的な変化が減少する。なお、タッチパネル１の透明電極５に印加する信号振幅（ＡＣ電圧値）のレベルを、タッチパネル１の裏面、対向電極層１３およびタッチパネル１の裏面側電極層７の位置関係より決定することにより、電界強度Ｅｃの時間的変化をなくすことも可能である。なお、これは、ｄ点の電荷に働く力Ｆｄについても同様に考えられる。
Here, when no voltage is applied to the back surface
なお、タッチパネル１の（透明板材５の）裏面の他の点でも同様な電界強度の変化が発生するため、タッチパネル１の（透明板材５の）裏面の面全体の電荷総量をＱｔｐとするとそのＱｔｐすなわち面全体に働く力Ｆｔｐも同じく変化しにくくなると考えられ、同様に、液晶パネル２の表面全体の電荷総量をＱｌｃとした場合にパネル表面全体に働く力Ｆｌｃも変化しにくくなると考えられる。
Since the same change in electric field strength occurs at other points on the back surface of the touch panel 1 (transparent plate material 5), if the total charge on the back surface of the touch panel 1 (transparent plate material 5) is Qtp, then Qtp That is, it is considered that the force Ftp acting on the entire surface is also unlikely to change, and similarly, when the total charge amount on the entire surface of the
このように、タッチパネル１の裏面および液晶パネル２の表面にそれぞれ働く力Ｆｔｐ，Ｆｌｃの時間的な変化を少なくすることができるので、タッチパネル１と液晶パネル２との間の空間の振動がなくなり、音鳴りの現象を回避することができる。
As described above, since the temporal changes in the forces Ftp and Flc acting on the back surface of the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明のタッチパネル機構および表示装置は、液晶表示装置に利用することができ、携帯電話、液晶テレビ、ＰＤＡなどに特に好適に利用することができる。 The touch panel mechanism and the display device of the present invention can be used for a liquid crystal display device, and can be particularly preferably used for a mobile phone, a liquid crystal television, a PDA, and the like.
１ タッチパネル
２ 液晶パネル（表示パネル）
３ 信号生成部
４ タッチパネルコントローラ（制御部）
８ 第１の電極層（電極層）
９ 第２の電極層（電極層）
１３ 対向電極層（共通電極層）
1
3 Signal generator 4 Touch panel controller (control unit)
8 First electrode layer (electrode layer)
9 Second electrode layer (electrode layer)
13 Counter electrode layer (common electrode layer)
Claims (4)
上記制御部から、上記タッチパネルに入力されて、上記制御部にフィードバックされる位置検出信号が、上記電圧信号と同相かつ同期する信号であることを特徴とするタッチパネル機構。 A display panel having a common electrode layer to which a voltage signal changing at a predetermined frequency is applied, a touch panel having a pair of electrode layers arranged at a predetermined interval and facing each other, and a position touched by a user on the touch panel is detected. In a touch panel mechanism comprising a control unit,
A touch panel mechanism, wherein a position detection signal that is input from the control unit to the touch panel and fed back to the control unit is a signal that is in phase and synchronized with the voltage signal.
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| JP2006018143A JP2007200039A (en) | 2006-01-26 | 2006-01-26 | Touch panel mechanism and display device |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011035489A1 (en) * | 2009-09-27 | 2011-03-31 | 智点科技有限公司 | Touch control display |
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-
2006
- 2006-01-26 JP JP2006018143A patent/JP2007200039A/en active Pending
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| CN102124426A (en) * | 2009-09-27 | 2011-07-13 | 智点科技（深圳）有限公司 | Touch control display |
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