JP2012063839A - タッチ検出機能付き表示装置、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示動作を行う液晶表示素子と、一方向に延在するように並設され、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号をそれぞれ出力する複数のタッチ検出電極TDLと、タッチ検出電極と絶縁または高抵抗で接続され、これらを覆うように配置された導電膜(導電層52)と、検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体を検出するタッチ検出部とを備える。上記導電膜のシート抵抗は所定の値以下であり、かつその導電膜の時定数は、タッチ検出部のサンプリングタイミングにより定まる所定の最小時定数より大きいものである。
【選択図】図9
Description
1.静電容量式タッチ検出の基本原理
2.実施の形態
3.適用例
まず最初に、図1〜図3を参照して、本発明のタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量式のタッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図1(A)に示したように、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極(駆動電極E1およびタッチ検出電極E2)を用い、容量素子を構成する。この構造は、図1(B)に示した等価回路として表される。駆動電極E1、タッチ検出電極E2および誘電体Dによって、容量素子C1が構成される。容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端Pは抵抗器Rを介して接地されると共に、電圧検出器(タッチ検出部)DETに接続される。交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜数十kHz程度)の交流矩形波Sg(図3(B))を印加すると、タッチ検出電極E2(容量素子C1の他端P)に、図3(A)に示したような出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述する駆動信号Vcomに相当するものである。
[構成例]
(全体構成例)
図4は、本発明の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すものである。このタッチ検出機能付き表示装置は、表示素子として液晶表示素子を用いており、その液晶表示素子により構成される液晶表示デバイスと静電容量式のタッチ検出デバイスとを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。
次に、タッチ検出機能付き表示デバイス10の構成例を詳細に説明する。
続いて、本実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置1の動作および作用について説明する。
制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14、およびタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ12は、液晶表示デバイス20に走査信号Vscanを供給し、表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。ソースドライバ13は、ゲートドライバ12により選択された1水平ラインを構成する各画素Pixに、画素信号Vpixを供給する。駆動電極ドライバ14は、駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを順次印加する。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示動作を行うとともに、駆動信号Vcomに基づいてタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。アナログLPF部42は、タッチ検出信号Vdetの高い周波数成分を除去して出力する。A/D変換部43は、駆動信号Vcomに同期したタイミングで、アナログLPF部42から出力されるアナログ信号をデジダル信号に変換する。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチの有無を検出する。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める。検出タイミング制御部46は、アナログLPF部42、A/D変換部43、信号処理部44、座標抽出部45が同期して動作するように制御する。
以上のように本実施の形態では、導電層を設けるようにしたので、静電気が印加された場合でも表示の乱れを低減することができる。
上記実施の形態では、導電層52を、接着層51とカバー層53の間に設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図14(A)に示したように、カバー層55とハードコート層56の間に設けても良いし、図14(B)に示したように、接着層51Cを、導電粒子57を含む接着剤を用いて構成することにより、導電層を形成してもよい。この場合でも、接着剤に含まれる導電粒子57の大きさや量、導電粒子の伝導率などの特性を調整することにより、静電気を効果的に逃がすことができるとともに、タッチ検出感度の低下を最小限に抑えることができる。
上記実施の形態では、印加された静電気を、タッチ検出電極TDLを介して逃がすようにしたが、これに限定されるものではなく、静電気を逃がす他の経路を設けるようにしてもよい。図15は、本変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1Bの一構成例を表すものであり、(A)は平面図を示し、(B)は図15(A)のXV−XV矢視方向の概略断面図を示す。タッチ検出機能付き表示装置1Bは、GND線58を有している。GND線58は、偏光板35の周囲に配置され、偏光板35の導電層52と電気的に接続されるとともに、タッチ検出機能付き表示装置1BのGNDとも接続されている。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1Bでは、印加された静電気を、導電層52を介してGNDに逃がしやすくすることができる。
上記実施の形態では、タッチ検出電極TDLを5mmピッチで並んで配置したが、これに限定されるものではない。タッチ検出電極TDLのピッチが広い場合、ESD対策の観点からは、図11に示したように、導電層52を介して静電気SEをタッチ検出電極TDLに逃がすための経路が長くなることにより、静電気SEを逃がしにくくなるおそれがある。また、タッチ検出機能の観点からは、タッチ検出の位置分解能が低下する。よって、タッチ検出電極TDLのピッチは10mm以下が望ましい。
次に、図16〜図20を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチ検出機能付き表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図16は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表すものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およびフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
図17は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表すものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523およびシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
図18は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表すものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531、文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533を有しており、その表示部533は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
図19は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部541、この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ542、撮影時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544を有している。そして、その表示部544は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
図20は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示装置が適用される携帯電話機の外観を表すものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740、サブディスプレイ750、ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
Claims (17)
- 表示動作を行う液晶表示素子と、
一方向に延在するように並設され、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号をそれぞれ出力する複数のタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極と絶縁されまたは高抵抗で接続され、これらを覆うように配置された導電膜と、
前記検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体を検出するタッチ検出部と
を備え、
前記導電膜のシート抵抗は所定の値以下であり、かつその導電膜の時定数は、前記タッチ検出部のサンプリングタイミングにより定まる所定の最小時定数より大きい
タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記所定の値は1012[Ω/□]である
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチ検出部は、前記検出信号が遷移するタイミングをまたぐように設定された検出期間の開始および終了のタイミングにおけるサンプリング結果の差に基づいて外部近接物体を検出し、
前記所定の最小時定数は、前記検出期間の時間である
請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記導電膜の時定数は、前記所定の最小時定数の10倍以上である
請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記導電膜の時定数は、前記所定の最小時定数の100倍以上である
請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 偏光板をさらに備え、
前記導電膜は、前記偏光板と一体化して形成されている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記導電膜は、少なくとも、前記液晶表示素子が表示動作を行う有効表示領域を覆うように配置されている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数のタッチ検出電極と交差する方向に延在するように並設された複数の駆動電極をさらに備え、
前記静電容量は、前記複数のタッチ検出電極と前記複数の駆動電極との各交差部分に形成されている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記導電膜は、前記タッチ検出電極を含む検出電極層の、前記駆動電極とは反対側に配置され、
前記駆動電極と前記検出電極層との間の距離は、前記導電膜と前記検出電極層との間の距離よりも大きい
請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数のタッチ検出電極の検出電極間領域に配置され、電気的にフローティング状態であるダミー電極をさらに備えた
請求項7に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 互いに隣接する前記タッチ検出電極および前記ダミー電極の間隔は50μm以下である
請求項10に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチ検出電極および前記ダミー電極の配置面積は、有効表示領域内において、有効表示領域の面積の50%以上である
請求項10に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記導電膜には、固定電圧が印加されている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチ検出電極は10mm以下のピッチで並設されている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記液晶表示素子は、
液晶層と、
前記液晶層を挟んで前記駆動電極と対向するように配置された画素電極と
を含んで構成される
請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記液晶表示素子は、
液晶層と、
前記液晶層と前記駆動電極の間に形成され、もしくは前記駆動電極を挟んで前記液晶層の反対側に配置された画素電極と
を含んで構成される
請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - タッチ検出機能付き表示装置と、
前記タッチ検出機能付き表示装置を利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
表示動作を行う液晶表示素子と、
一方向に延在するように並設され、外部近接物体に応じた静電容量の変化に基づく検出信号をそれぞれ出力する複数のタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極と絶縁または高抵抗で接続され、これらを覆うように配置された導電膜と、
前記検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体を検出するタッチ検出部と
を備え、
前記導電膜のシート抵抗は所定の値以下であり、かつその導電膜の時定数は、前記タッチ検出部のサンプリングタイミングにより定まる所定の最小時定数以上である
電子機器。
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