JP2019106214A - センサ及びセンサ付き表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1制御線と、第1信号線と、第1補助配線と、第1検出電極と、前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1補助配線に接続された第2検出スイッチと、前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、前記第1信号線及び前記第1補助配線に接続された第2回路と、を備え、前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて、前記第1信号線に電気的に接続され、前記第1補助配線と電気的に絶縁され、前記第1検出電極は、前記第2接続状態にて、前記第1補助配線に電気的に接続され、前記第1信号線と電気的に絶縁される。
表示パネルを備え、前記表示パネルは、第1制御線と、第1信号線を有する複数の信号線と、補助配線を有する複数の補助配線と、第1検出電極と、前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記補助配線に接続された第2検出スイッチと、表示領域の外側に配置され、前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、前記表示領域の外側に配置され、前記複数の信号線及び前記複数の補助配線に接続された第2回路と、を備え、前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて、対応する信号線に電気的に接続され、対応する補助配線と電気的に絶縁され、前記第1検出電極は、前記第2接続状態にて、前記対応する補助配線に電気的に接続され、前記対応する信号線と電気的に絶縁される。
まず、第1の実施形態に係るセンサSE及びセンサSEの駆動方法について説明する。図1は、第1の実施形態に係るセンサSEを示す平面図である。
図1に示すように、センサSEは、平板状の第1基板SUB1、制御モジュールCM、フレキシブル配線基板FPC1などを備えている。第1基板SUB1は、アクティブエリアAAを備えている。本実施形態において、アクティブエリアAAは、被検出部を検出する検出領域である。アクティブエリアAAの形状は、ここでは正方形であるが、特に限定されるものではなく、長方形などの矩形状や、円形であってもよい。そして、ここでは、第1基板SUB1は、アクティブエリアAAの外側に矩形枠状の非検出領域を備えている。また、上記被検出部としては、指などの導電性を有する物体を挙げることができる。
ここで、第1部材の上方の第2部材と言う場合、第2部材は、第1部材より第1絶縁基板10側に位置しているのではなく、第1部材より後述するカバー部材CG側に位置している。第2部材は、第1部材に接していてもよく、第1部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第1部材と第2部材との間には第3部材が介在していてもよい。
複数の制御線Cは、第1制御線C1、第2制御線C2、…第j制御線Cjのj本の制御線である。制御線Cは、第1方向Xに延在し、第1方向Xに交差する第2方向Yに互いに間隔を置いて並んでいる。各制御線Cは、一行分の複数の画素にて共用される。
複数の信号線Sは、第1信号線S1、第2信号線S2、…第i信号線Siのi本の信号線である。信号線Sは、第2方向Yに延在し、第1方向Xに互いに間隔を置いて並んでいる。ここでは、信号線Sは、アクティブエリアAAにて制御線Cと交差している。各信号線Sは、一列分の複数の画素にて共用される。
複数の補助配線Aは、第1補助配線A1、…第k補助配線Akのk本の補助配線である。補助配線Aは、信号線Sと並んで第2方向Yに延在し、第1方向Xに互いに間隔を置いて並んでいる。ここでは、補助配線Aは、アクティブエリアAAにて制御線Cと交差している。各補助配線Aは、隣合う二列分の複数の画素にて共用される。
また、制御線Cと信号線Sとの各交差部近傍には、検出スイッチDSが形成されている。各検出スイッチDSは、制御線Cと、信号線Sと、補助配線Aと、に接続されている。
ここで、第1部材の下方の第2部材と言う場合、第2部材は、第1部材よりカバー部材CG側に位置しているのではなく、第1部材より第1絶縁基板10側に位置している。第2部材は、第1部材に接していてもよく、第1部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第1部材と第2部材との間には第3部材が介在していてもよい。
なお、本実施形態において、第2回路はマルチプレクサMUであるため、補助配線AはマルチプレクサMUを介すること無しにOLBパッド群PGに接続されている。但し、第2回路の構成次第では、補助配線Aは第2回路を介してOLBパッド群PGに接続されていてもよい。
図2に示すように、各画素は、検出スイッチDS、検出電極DEなどを備えている。検出スイッチDSは、それぞれ直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を有している。第1及び第2スイッチング素子は、例えば互いに導電型の異なる薄膜トランジスタで形成されている。本実施形態において、第1スイッチング素子はNチャネル型の薄膜トランジスタで形成され、第2スイッチング素子はPチャネル型の薄膜トランジスタで形成されている。第1及び第2スイッチング素子は、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであってもよい。また、第1及び第2スイッチング素子の半導体層は、例えば、多結晶シリコン(polycrystalline silicon:poly-Si)によって形成されているが、非晶質シリコンや酸化物半導体などによって形成されていてもよい。
なお、信号線S及び補助配線Aに対する検出スイッチDSの接続関係は上述した例に限定されるものではない。例えば、各検出スイッチDSの第1スイッチング素子の第2電極が補助配線Aに接続され、各検出スイッチDSの第2スイッチング素子の第2電極が信号線Sに接続されていてもよい。
第1モードでは、各々の検出電極DEに書込み信号Vwを書込み、各々の検出電極DEから読取り信号Vrを読取ることにより、指紋を検出する。第1検出電極DE1に注目すると、第1検出ユニットDU1は、第1制御線C1に駆動信号CSを与え、第1検出スイッチDS1を第1接続状態に切替えた状態にて、マルチプレクサMU、第1信号線S1及び第1検出スイッチDS1(第1スイッチング素子DS1a)を介して第1検出電極DE1に書込み信号Vwを書込み、第1検出電極DE1から書込み信号Vwの変化を示す読取り信号Vrを第1検出スイッチDS1(第1スイッチング素子DS1a)、第1信号線S1及びマルチプレクサMUを介して読取る。第1検出電極DE1に指紋の凸部が対向する場合に第1検出電極DE1に生じるカップリング容量の値と、第1検出電極DE1に指紋の凹部が対向する場合に第1検出電極DE1に生じるカップリング容量の値と、が異なることを利用するものである。
センシング期間において、書込み信号Vwを書込んだ検出電極DEと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。また、書込み信号Vwを与えた信号線Sと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。このため、センサ感度の低下を、一層、抑制することができる。
例えば、第1検出ユニットDU1は、上記制御線駆動回路CDに電源電圧を与えるが、センシング駆動時に、上記電源電圧及び駆動信号CSにそれぞれ重畳信号を重畳してもよい。また、第1検出ユニットDU1は、上記マルチプレクサMUに制御信号を与えるが、センシング駆動時に、上記制御信号に重畳信号を重畳してもよい。上記重畳信号は、書込み信号Vwと同期し、位相及び振幅に関して書込み信号Vwと同一である。
センシング期間において、さらに、駆動信号CSを与えた制御線Cと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。その他、制御線駆動回路CDと共通電極CEとの電位差の変動を抑制したり、マルチプレクサMUと共通電極CEとの電位差の変動を抑制したり、することができる。共通電極CEに結合され得る寄生容量の値を小さくすることができ、ひいては、検出電極DEに結合され得る寄生容量の値を小さくすることができるため、センサ感度の低下を、一層、抑制することができる。
第2モードでは、アクティブエリアAAの外側に位置する図示しない導電部材に書込み信号Vwを書込み、上記導電部材と検出電極DEとの間にセンサ信号を発生させ、検出電極DEからセンサ信号(例えば、検出電極DEに生じる静電容量)の変化を示す読取り信号Vrを読取る。これにより、指紋を検出する。上記導電部材としては、例えば、第1基板SUB1の外部に位置し、アクティブエリアAAを取囲むように環状に設けられ、金属で形成された部材を例示的に挙げることができる。
上述したように、第2モードによるセンシングにより、指紋を検出することができる。センシングする際、上述したように共通電極CEは、検出電極DEを電気的にシールドすることができるため、センサ感度の低下を抑制することができる。
センシング期間において、検出電極DEと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。また、書込み信号Vwを与えた信号線Sと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。検出電極DEに結合され得る寄生容量の値を小さくすることができるため、センサ感度の低下を、一層、抑制することができる。
第1乃至第4半導体層SC1乃至SC4は、第2方向Yに延出している。第1及び第2半導体層SC1及びSC2は、第1制御線C1と2個所で交差し、第3及び第4半導体層SC3及びSC4は、第2制御線C2と2個所で交差している。各々の半導体層SCは、制御線Cと交差する2個所にチャネル領域を有している。ここでは、各々の半導体層SCは、制御線Cの本線部と突出部との交差部分にチャネル領域を有している。なお、第1検出スイッチDS1は第1半導体層SC1を有し、第2検出スイッチDS2は第2半導体層SC2を有し、第3検出スイッチDS3は第3半導体層SC3を有し、第4検出スイッチDS4は第4半導体層SC4を有している。
第1検出電極DE1は、第1制御線C1、第1半導体層SC1、第1信号線S1、第1補助配線A1の突出部、第1導電層CL1、第1シールド電極SH1、第3シールド電極SH3などと対向し、第1導電層CL1に接続されている。
第2検出電極DE2は、第1制御線C1、第2半導体層SC2、第2信号線S2、第1補助配線A1の突出部、第2導電層CL2、第2シールド電極SH2、第4シールド電極SH4などと対向し、第2導電層CL2に接続されている。
第3検出電極DE3は、第2制御線C2、第3半導体層SC3、第1信号線S1、第1補助配線A1の突出部、第3導電層CL3、第3シールド電極SH3などと対向し、第3導電層CL3に接続されている。
第4検出電極DE4は、第2制御線C2、第4半導体層SC4、第2信号線S2、第1補助配線A1の突出部、第4導電層CL4、第4シールド電極SH4などと対向し、第4導電層CL4に接続されている。
第1制御線C1が上側、第2制御線C2が下側となるX−Y平面視において、第1補助配線A1は、左側の画素と右側の画素との間に位置している。上記の左側の画素と右側の画素とは、第1補助配線A1を共用している。上記の左側の画素と右側の画素を第1補助配線A1に関して対称に形成することができ、画素の高精細化に寄与することができる。
図4に示すように、第1制御線C1及び第1シールド電極SH1は、第1絶縁基板10の上方に形成されている。この実施形態において、第1制御線C1及び第1シールド電極SH1は第1絶縁基板10の上に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、第1制御線C1及び第1シールド電極SH1は、第1絶縁基板10の上に設けられた絶縁膜の上に形成されていてもよい。第1制御線C1及び第1シールド電極SH1は、共通電極CEに対して第1検出電極DE1の反対側に位置している。第1制御線C1及び第1シールド電極SH1は、同一の導電材料で形成され、例えば金属で形成されている。
第1信号線S1は、第1シールド電極SH1の上方に位置し、第1シールド電極SH1と対向している。このため、第1シールド電極SH1は、第1信号線S1に対して共通電極CEの反対側に位置している。また、第1信号線S1は、第2絶縁膜12に形成されたコンタクトホールを通って第1半導体層SC1の一端部に接続されている。
第1信号線S1の上方に共通電極CEを配置する一方で、第1信号線S1の下方に第1シールド電極SH1を配置することができる。第1シールド電極SH1を設けることにより、検出電極DEを、一層、電気的にシールドすることができるため、センサ感度の低下を抑制することができる。
第1検出ユニットDU1は、第1シールド電極SH1に第1補助配線A1を介して電位調整信号Vaを与えることができる。第1シールド電極SH1と共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができるため、センサ感度の低下を、一層、抑制することができる。
第1導電層CL1は、第2絶縁膜12に形成されたコンタクトホールを通って第1半導体層SC1のチャネル領域の間に接続されている。第1補助配線A1は、第2絶縁膜12に形成されたコンタクトホールを通って第1半導体層SC1の他端部に接続されている。
ここで、上述したように、第1絶縁基板10は、ガラス基板又は樹脂基板であり、シリコン基板ではない。第1絶縁膜11、第2絶縁膜12及び後述する第4絶縁膜14を無機材料によって形成する一方で、第3絶縁膜13を有機材料によって形成することができる。有機材料は、厚膜化に適した材料であり、有機材料としてはアクリル樹脂などを挙げることができる。有機材料を利用することにより、無機材料を利用する場合と比較して、第3絶縁膜13を厚く形成することができ、第3絶縁膜13より上方の導電部材(共通電極CE、第1検出電極DE1など)と第3絶縁膜13より下方の導電部材(第1シールド電極SH1、第1制御線C1、第1信号線S1など)との間の寄生容量を低減することができる。
共通電極CEは、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:IZO)、酸化亜鉛(Zinc Oxide:ZnO)などの透明な導電材料で形成されている。但し、共通電極CEに利用する材料は、透明な導電材料に限定されるものではなく、透明な導電材料の替わりに金属を利用してもよい。
第1検出電極DE1は、第4絶縁膜14の上に形成され、第1開口OP1と対向している。第1検出電極DE1は、第1開口OP1及び第4絶縁膜14のコンタクトホールを通って第1導電層CL1に接続されている。第1検出電極DE1は、共通電極CEと同様にITO、IZO、ZnOなどの透明な導電材料によって形成してもよいが、透明な導電材料の替わりに金属で形成してもよい。
図5に示すように、マルチプレクサMUは、複数の制御スイッチ群CSWGを有している。制御スイッチ群CSWGとしては、第1制御スイッチ群CSWG1、第2制御スイッチ群CSWG2などを挙げることができる。制御スイッチ群CSWGは、それぞれ複数の制御スイッチCSWを有している。この実施形態において、マルチプレクサMUは、1/4マルチプレクサであり、制御スイッチ群CSWGは、第1制御スイッチCSW1、第2制御スイッチCSW2、第3制御スイッチCSW3、及び第4制御スイッチCSW4の4個の制御スイッチを有している。
マルチプレクサMUは、複数の信号線Sに接続されている。また、マルチプレクサMUは、複数の接続線W1、1本の接続線W2、4本の制御線W3,W4,W5,W6を介して制御モジュールCMに接続されている。ここでは、接続線W1の本数は、信号線Sの本数の1/4である。上述したように、信号線Sの本数は120本であるため、接続線W1の本数は30本である。
第1制御スイッチCSW1の各々の薄膜トランジスタの第1電極は制御線W3に接続され、第2制御スイッチCSW2の各々の薄膜トランジスタの第1電極は制御線W4に接続され、第3制御スイッチCSW3の各々の薄膜トランジスタの第1電極は制御線W5に接続され、第4制御スイッチCSW4の各々の薄膜トランジスタの第1電極は制御線W6に接続されている。
第1制御スイッチ群CSWG1の各々のNチャネル型の薄膜トランジスタの第2電極は同一の接続線W1に接続され、第2制御スイッチ群CSWG2の各々のNチャネル型の薄膜トランジスタの第2電極は同一の接続線W1に接続されている。
第2制御スイッチ群CSWG2の第1制御スイッチCSW1の各々の薄膜トランジスタの第3電極は第5信号線S5に接続されている。第2制御スイッチ群CSWG2の第2制御スイッチCSW2の各々の薄膜トランジスタの第3電極は第6信号線S6に接続されている。第2制御スイッチ群CSWG2の第3制御スイッチCSW3の各々の薄膜トランジスタの第3電極は第7信号線S7に接続されている。第2制御スイッチ群CSWG2の第4制御スイッチCSW4の各々の薄膜トランジスタの第3電極は第8信号線S8に接続されている。
ここで、マルチプレクサMUの各々の薄膜トランジスタにおいて、上記第1電極がゲート電極として機能し、第2及び第3電極の一方がソース電極として機能し、第2及び第3電極の他方がドレイン電極として機能する。
ここで、上記第1切替え状態は接続線W1と信号線Sとを接続する状態であり、第2切替え状態は接続線W2と信号線Sとを接続する状態である。このため、各々の制御スイッチCSWを第1切替え状態に切替えることにより、信号線Sに書込み信号Vwを与えたり、検出電極DEから読取り信号Vrを読取ったりすることができる。また、各々の制御スイッチCSWを第2切替え状態に切替えることにより、信号線Sに電位調整信号Vaを与えることができる。
なお、センサSEは、上記マルチプレクサMUに替えて、従来から知られている各種のマルチプレクサ(セレクタ回路)を第2回路として利用することができる。例えば、センサSEは、1/3マルチプレクサを利用することができる。
図6に示すように、制御モジュールCMは、主制御部MCと、第1検出ユニットDU1と、を備えている。主制御部MCは、中央処理装置である。
主制御部MCは、アナログフロントエンドAFEに制御信号Vcを送信し、アナログフロントエンドAFEの駆動を制御する。また、主制御部MCは、アナログフロントエンドAFEからデータ信号Vdを受信する。データ信号Vdとしては、読取り信号Vrに基づいた信号を挙げることができ、この場合、アナログ信号である読取り信号Vrをデジタル信号に変換した信号である。また、主制御部MCは、アナログフロントエンドAFE、回路制御信号源CC、及び電源制御部PCに同期信号Vsを送信し、アナログフロントエンドAFE、回路制御信号源CC、及び電源制御部PCの駆動の同期化を図っている。同期信号Vsとしては、垂直同期信号TSVD、及び水平同期信号TSHDを挙げることができる。
回路制御信号源CCは、マルチプレクサMUに制御信号Vcsw(Vcsw1,Vcsw2,Vcsw3,Vcsw4)を与え、制御線駆動回路CDに、リセット信号STB、スタートパルス信号STV、及びクロック信号CKVを送信する。
電源制御部PCは、制御線駆動回路CDに高電位の電源電圧Vddと、相対的に低電位の電源電圧Vssと、を与える。
図7に示すように、検出器DTは、積分器INと、リセットスイッチRSTと、スイッチSW1と、スイッチSW2とを有している。積分器INは、演算増幅器AMPと、コンデンサCONとを有している。この例では、コンデンサCONは、演算増幅器AMPの非反転入力端子との間に接続されている。リセットスイッチRSTは、コンデンサCONに並列に接続されている。スイッチSW1は、信号源と接続線W1との間に接続されている。スイッチSW1は、信号源SGから接続線W1などを介して検出電極DEに書込み信号Vwを与えるかどうかを切替える。スイッチSW2は、接続線W1と、演算増幅器AMPの非反転入力端子との間に接続されている。スイッチSW2は、読取り信号Vrを上記非反転入力端子に入力するかどうかを切替える。
図8に示すように、一フレーム期間(1F)は、垂直走査期間であり、連続する122回の水平走査期間に相当している。各々の水平走査期間(1H)は、クロック信号CKVに基づいて規定されている。各々のフレーム期間は、垂直同期信号TSVDに基づいて規定されている。
また、この水平走査期間に、制御線駆動回路CDから第119制御線C119にオンレベルの駆動信号CS(電源電圧Vdd)を与え、第119制御線C119以外の制御線Cにオフレベルの駆動信号CS(電源電圧Vss)を与える。これにより、119行目の複数の画素の検出電極DEへの書込み信号Vwの書込みと、複数の検出電極DEからの読取り信号Vrの読取りと、を時分割的に行なうことができる。
また、この水平走査期間に、制御線駆動回路CDから第120制御線C120にオンレベルの駆動信号CS(電源電圧Vdd)を与え、第120制御線C120以外の制御線Cにオフレベルの駆動信号CS(電源電圧Vss)を与える。これにより、120行目(最終行目)の複数の画素の検出電極DEへの書込み信号Vwの書込みと、複数の検出電極DEからの読取り信号Vrの読取りと、を時分割的に行なうことができる。
これにより、Fフレームにおいて一フレーム分のセンシングを行なうことができる。
次いで、Fフレーム期間の121回目の水平走査期間が経過した後の122回目の水平走査期間において、垂直同期信号TSVDに基づいてスタートパルス信号STVが生成されるなどし、122回目の水平走査期間の経過後に、F+1フレーム期間に移行する。
また、この水平走査期間に、制御線駆動回路CDから第1制御線C1にオンレベルの駆動信号CS(電源電圧Vdd)を与え、第1制御線C1以外の制御線Cにオフレベルの駆動信号CS(電源電圧Vss)を与える。これにより、1行目の複数の画素の検出電極DEへの書込み信号Vwの書込みと、複数の検出電極DEからの読取り信号Vrの読取りと、を時分割的に行なうことができる。
以降も、一水平走査期間(1H)毎に、一行分の複数の画素の検出電極DEへの書込み信号Vwの書込みと、複数の検出電極DEからの読取り信号Vrの読取りと、を行なう。これにより、例えば、第1検出ユニットDU1(制御モジュールCM)は、入力面ISに指を接触又は接近したときに当該指の指紋の情報を検出することができる。
電位調整信号Vaとしては、0Vなどに固定された定電圧より、書込み信号Vwと同期し位相及び振幅に関して書込み信号Vwと同一である信号の方が望ましい。電位調整信号Vaの振幅は3Vであればよい。この例では、電位調整信号Vaのハイレベルの電位が3V、ローレベルの電位が0Vであり、電位調整信号Vaは書込み信号Vwと同一の信号であるが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。他の例としては、電位調整信号Vaのハイレベルの電位が6V、ローレベルの電位が3Vであってもよい。
これにより、書込み信号Vw又は電位調整信号Vaを与えた信号線Sと共通電極CEとの電位差の変動や、書込み信号Vw又は電位調整信号Vaを与えた検出電極DEと共通電極CEとの電位差の変動、を抑制することができる。
但し、制御信号Vcswとしては、上記のパルス信号より、上記のパルス信号に重畳信号が重畳されている方が望ましい。上記重畳信号は、書込み信号Vwと同期し、位相及び振幅に関して書込み信号Vwと同一である。制御信号Vcswのうち斜線を付した面積の分が、制御信号Vcswに重畳されている。このため、制御信号Vcswのハイレベルの電位に重畳信号が重畳されると制御信号Vcswの電位は最大で6Vとなり、制御信号Vcswのローレベルの電位に重畳信号が重畳されると制御信号Vcswの電位は最大で0Vとなる。
これにより、制御信号Vcswを与えた制御線Cと共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。
但し、電源電圧Vddとしては、上記の高電位の定電圧より、上記の定電圧に重畳信号が重畳されている方が望ましい。電源電圧Vddのうち斜線を付した面積の分が、電源電圧Vddに重畳される。このため、電源電圧Vddの定電圧に重畳信号が重畳されると電源電圧Vddの電位は最大で6Vとなる。
これにより、電源電圧Vddが与えられた配線(高電位電源線Wdなど)と、共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。
但し、電源電圧Vssとしては、上記の低電位の定電圧より、上記の定電圧に重畳信号が重畳されている方が望ましい。電源電圧Vssのうち斜線を付した面積の分が、電源電圧Vssに重畳される。このため、電源電圧Vssの定電圧に重畳信号が重畳されると電源電圧Vddの電位は最大で0Vとなる。
これにより、電源電圧Vssが与えられた配線(低電位電源線Wsなど)と、共通電極CEとの電位差の変動を抑制することができる。
第1検出ユニットDU1(制御モジュールCM)は、第1基板SUB1に与える信号や電圧を調整することができる。共通電極CEの下方の導電部材(配線など)の電位を制御することにより、共通電極CEに寄生容量を生じ難くすることができ、共通電極CEの電位変動を抑制することができる。これにより、センサ感度の低下を、一層、抑制することができる。
上記のことから、検出精度に優れたセンサSE及びセンサSEの駆動方法を得ることができる。
次に、第2の実施形態に係るセンサSE及びセンサSEの駆動方法について説明する。図10は、第2の実施形態に係るセンサSEの4個の画素と各種配線との電気的な接続関係を示す等価回路図である。
図10に示すように、第2の実施形態に係るセンサSEは、補助配線A無しに形成され、検出スイッチDSが第2スイッチング素子(DS1b,DS2b,DS3b,DS4b)無しに形成されている点で、上記第1の実施形態に係るセンサSEと相違している。本実施形態においては、シールド電極SHが電気的にフローティング状態に設けられていてもよく、シールド電極SH無しにセンサSEが形成されていてもよい。検出スイッチDSを第2接続状態に切替えることにより、信号線Sと検出電極DEとを絶縁し、検出電極DEを電気的フローティング状態に切替えることができる。
本実施形態においても、共通電極CEには、電位調整信号Vaを与えることができる。例えば、アクティブエリアAAの外側に設けられた配線を介して共通電極CEに電位調整信号Vaを与えることができる。
なお、センサSEの駆動方法は、上述した第1の実施形態に係るセンサSEの駆動方法と比較して第1検出ユニットDU1から信号線Sに電位調整信号Vaを与えることが無い点で相違している。しかしながら、本実施形態に係るセンサSEの駆動方法としては、大まかに、上述した第1の実施形態に係るセンサSEの駆動法を適用することができる。
センシング駆動時において、書込み信号Vwを書込む対象ではない検出電極DEを電気的フローティング状態に切替えることができる。この場合も、共通電極CEに寄生容量を生じ難くすることができ、共通電極CEの電位変動を抑制することができる。これにより、センサ感度の低下を抑制することができる。
上記のことから、検出精度に優れたセンサSE及びセンサSEの駆動方法を得ることができる。
次に、第3の実施形態に係るセンサSE及びセンサSEの駆動方法について説明する。図11は、第3の実施形態に係るセンサSEの駆動方法を説明するためのタイミングチャートであり、一水平走査期間(1H)における、クロック信号CKV、制御信号Vcsw1,Vcsw2,Vcsw3,Vcsw4、及び水平同期信号TSHDを示す図である。なお、本実施形態に係るセンサSEは、上述した第1の実施形態に係るセンサSEと同様に形成されている。
一水平走査期間(1H)に、同一の検出電極DEをセンシング対象とし、同一の検出電極DEへの書込み信号Vwの書込みと上記検出電極DEからの読取り信号Vrの読取りとのセットを、複数回行なうことができる。同一の検出電極DEから読み取った読取り信号Vrは、検出器DTにて積算し、出力信号Voutとして出力することができる。
センシング駆動時において、同一の検出電極DEから、複数回、読み取った読取り信号Vrを積算することができる。複数の読取り信号Vrを積算することにより、単発の読取り信号Vrを読み取る場合と比較して、出力信号Voutのレベルを高めることができる。例えば、検出電極DEに指紋の凸部が対向する場合の出力信号Voutの値と、検出電極DEに指紋の凹部が対向する場合の出力信号Voutの値と、の差を大きくすることができる。これにより、指紋などの被検出部を、一層、詳細にセンシングすることができる。
上記のことから、検出精度に優れたセンサSE及びセンサSEの駆動方法を得ることができる。
次に、第4の実施形態に係るセンサSE及びセンサSEの駆動方法について説明する。図12は、第4の実施形態に係るセンサSEの第1基板SUB1のアクティブエリアAAの外側の一部を示す拡大平面図であり、マルチプレクサMUを示す回路図である。
図12に示すように、第4の実施形態に係るセンサSEは、マルチプレクサMUが複数の第5制御スイッチCSW5と、複数の第6制御スイッチCSW6と、2本の制御線W7,W8と、をさらに備えている点で上記第1の実施形態に係るセンサSEと相違している。
上述した第1の実施形態に係るセンサSEの駆動方法においては、センシング駆動時の一センシング期間に、1本の接続線W1を介し、単個の検出電極DEに書込み信号Vwを独立して書込み、上記検出電極DEから読取り信号Vrを独立して読取ることにより、センシングを行う場合を例に説明した。第4の実施形態においても、第1の実施形態と同様にセンシングを行うは可能である。但し、第4の実施形態においては、マルチプレクサMUに、複数の第5制御スイッチCSW5や複数の第6制御スイッチCSW6を付加したことにより、第1の実施形態とは異なる手法でセンシングを行うことも可能である。
第4の実施形態においては、センシングを行うセンシング駆動時の第1センシング期間に、m列目及びm+1列目のうち、n行目及びn+1行目に位置する4個の検出電極DEに、マルチプレクサMU、対応する2本の信号線S及び対応する4個の検出スイッチDSを介して書込み信号Vwを同時に書込み、上記4個の検出電極DEの各々から書込み信号Vwの変化を示す読取り信号Vrを読取り、読取った複数の読取り信号Vrを1つの信号に束ねる。4個の検出電極DEを使用することにより、電極面積を広げ電界強度を高めてセンシングを行うことができる。
そして、第1検出ユニットDU1は、センシング駆動時に、n行目及びn+1行目に位置する複数の検出電極DEを対象としたセンシングを終了した後、n+1行目及びn+2行目に位置する複数の検出電極DEを対象としたセンシングに移行する。第2方向Yにおいても、一行分のみ範囲をずらしてセンシングを行うことができるため、上述した第1の実施形態の解像度のレベルを維持することができる。
これにより、1行目と2行目の検出電極DEのうち、斜線を付した4個の隣合う検出電極DEが電気的に束ねられた状態となる。書込み信号Vwは、第1乃至第8信号線S1乃至S8のうち、第1信号線S1、第2信号線S2、第5信号線S5、及び第6信号線S6に与えられる。これにより、1本の接続線W1を介し、それぞれ束ねられた4個の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。
これにより、1行目と2行目の検出電極DEのうち、斜線を付した4個の隣合う検出電極DEが電気的に束ねられた状態となる。図13と比較し、束ねられた4個の検出電極DEは一列分ずれていることが分かる。書込み信号Vwは、第1乃至第8信号線S1乃至S8のうち、第2信号線S2、第3信号線S3、第6信号線S6、及び第7信号線S7に与えられる。これにより、1本の接続線W1を介し、それぞれ束ねられた4個の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。
これにより、1行目と2行目の検出電極DEのうち、斜線を付した4個の隣合う検出電極DEが電気的に束ねられた状態となる。図14と比較し、束ねられた4個の検出電極DEはさらに一列分ずれていることが分かる。書込み信号Vwは、第1乃至第8信号線S1乃至S8のうち、第3信号線S3、第4信号線S4、第7信号線S7、及び第8信号線S8に与えられる。これにより、1本の接続線W1を介し、それぞれ束ねられた4個の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。
これにより、1行目と2行目の検出電極DEのうち、斜線を付した2個又は4個の隣合う検出電極DEが電気的に束ねられた状態となる。図15と比較し、束ねられた4個の検出電極DEはさらに一列分ずれていることが分かる。書込み信号Vwは、第1乃至第8信号線S1乃至S8のうち、第1信号線S1、第4信号線S4、第5信号線S5、及び第8信号線S8に与えられる。これにより、1本の接続線W1を介し、それぞれ束ねられた2個又は4個の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。
そして、第1検出ユニットDU1は、1行目及び2行目に位置する複数の検出電極DEを対象としたセンシングを終了する。その後、第1検出ユニットDU1は、2行目及び3行目に位置する複数の検出電極DEを対象としたセンシングに移行する。
これにより、2行目と3行目の検出電極DEのうち、斜線を付した4個の隣合う検出電極DEが電気的に束ねられた状態となる。書込み信号Vwは、第1乃至第8信号線S1乃至S8のうち、第1信号線S1、第2信号線S2、第5信号線S5、及び第6信号線S6に与えられる。これにより、1本の接続線W1を介し、それぞれ束ねられた4個の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。
そして、2行目と3行目のセンシングにおいても、一列分ずらしながら検出電極DEを束ねてセンシングすることができる。第2方向Yにおいても、一行分のみ範囲をずらしてセンシングが行なわれる。
センシング駆動時において、第1検出ユニットDU1は、束ねられた4個(又は2個)の検出電極DEに対して、一括して、書込み信号Vwの書込みと、読取り信号Vrの読取りとを行なうことができる。このため、電極面積を広げ電界強度を高めてセンシングを行うことができる。
また、その際、第1方向Xにおいて一列分のみ範囲をずらしてセンシングを行うことができ、第2方向Yにおいても一行分のみ範囲をずらしてセンシングを行うことができる。このため、センシングの解像度の低下を抑制又は防止することができる。
なお、複数の検出電極DEを束ねたり、ずらしたりする際は、隣合う3行及び隣合う3行の合計9個の検出電極DEを束ね、一列ずつずらしたり一行ずつずらしたり、してもよい。又は、隣合う4行及び隣合う4行の合計16個の検出電極DEを束ね、一列ずつずらしたり一行ずつずらしたり、してもよい。
上記のことから、検出精度に優れたセンサSE及びセンサSEの駆動方法を得ることができる。
次に、第5の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、本実施形態において、液晶表示装置はセンサ付き液晶表示装置である。図18は、第5の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
図18に示すように、液晶表示装置DSPは、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルPNL、液晶表示パネルPNLを駆動する駆動IC IC1、液晶表示パネルPNLを照明するバックライトユニットBL、制御モジュールCM、フレキシブル配線基板FPC1、FPC3などを備えている。
第1基板SUB1としては、上述した実施形態に係る第1基板SUB1を適用することができる。但し、本実施形態において、第1基板SUB1は、液晶表示パネルPNLに適用されるため、必要に応じて変形され得る。例えば、第1基板SUB1は、液晶層に接する表面に配向膜を備えていてもよい。その他、第1基板SUB1を構成する部材の機能が、上述した実施形態と異なる場合がある。例えば、上述した部材のうち、検出電極DEは画素電極としても機能し、検出スイッチDSは画素スイッチとしても機能する。信号線Sは、検出スイッチDSを介して検出電極DEに画像信号(例えば、映像信号)を伝える機能をさらに有する。
なお、本明細書において、以下、検出電極DEを画素電極(PE)と、検出スイッチDSを画素スイッチ(PSW)と、制御線Cを走査線(G)と、制御線駆動回路CDを走査線駆動回路(GD)と、それぞれ言い換える場合がある。
図19に示すように、液晶表示パネルPNLは、FFSモード等の主として基板主面に略平行な横電界を利用するIPS(In-Plane Switching)モードに対応した構成を有している。なお、ここでの基板主面とは、第1方向Xと第2方向Yとで規定されるX−Y平面と平行な面である。本実施形態において、画素電極PE及び共通電極CEの双方が第1基板SUB1に備えられている。上記横電界を形成するため、例えば、各々の画素電極PEは、共通電極CEと対向する位置にスリットSLを有している。図示した例では、画素電極PEは、第1スイッチング素子PSW1a及び第2スイッチング素子PSW1bを有する第1画素スイッチPSW1に接続されている。
このため、一般に知られているTFT液晶プロセスをそのまま使用して液晶表示パネルPNLを形成することができる。
液晶表示装置DSPは、上述したカバー部材CGを備えていてもよい。例えば液晶表示パネルPNLの画像を表示する画面側の外面の上方にカバー部材CGを設けることができる。ここで、上記外面は、第2基板SUB2の第1基板SUB1と対向する面とは反対側の面であり、画像を表示する表示面を含んでいる。
第5の実施形態において、液晶表示装置DSPは、画像を表示する表示駆動と、センシングを行うセンシング駆動とを行なうことができる。
表示駆動時に、共通電極駆動回路は、共通電極CEに対してコモン駆動信号を与えることができる。共通電極駆動回路は、例えば、駆動IC IC1に形成することができる。コモン駆動信号(コモン電圧)としては、0Vなどの定電圧を例示的に挙げることができる。一方、画素電極には、駆動IC IC1、マルチプレクサMU、走査線駆動回路などにより、画像信号を与えることができる。
本実施形態においても、センシング期間において、共通電極CEに電位調整信号Vaを与えた方がセンサ感度の低下を抑制することができるため望ましい。
又は、共通電極CEを単個の電極で形成するのではなく、センシング領域SAと、センシング領域SA以外の領域とで、電気絶縁距離を置いて設けられた複数の電極で共通電極CEを形成してもよい。これにより、センシング領域SAの電極(共通電極CE)に電位調整信号Vaを与え、センシング領域SA以外の領域の電極(共通電極CE)にコモン駆動信号を与えることができる。これにより、センサ感度の低下を抑制しつつ、センシング領域SAの外側における表示品位の低下を抑制することができる。
また、画像を表示するために用いる配線、電極、スイッチ、回路などをセンシングにも用いることができる。このため、液晶表示装置DSPへのセンシングのための部材の付加を抑制することができる。
なお、上記第5の実施形態においても、第1モード(自己容量モード)及び第2モード(相互容量モード)の一方に切替えて、センシングを行うことが可能である。
上記のことから、検出精度に優れたセンサ付き液晶表示装置DSP及びセンサ付き液晶表示装置DSPの駆動方法を得ることができる。
次に、第6の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。なお、本実施形態において、液晶表示装置はセンサ付き液晶表示装置である。
上述した第5の実施形態では、表示駆動と、センシング駆動とを行ない、センシング駆動においては、センシングの対象とする領域を表示領域DAの一部に特定するものであった。これに対し、第6の実施形態においては、表示駆動と、センシング駆動とを行ない、さらに被検出部の位置を特定するための位置検出駆動を行なうものである。これにより、位置検出駆動にて被検出部が位置する領域を特定した上で、センシング駆動により特定の領域をセンシングすることができる。例えば、位置検出駆動にて被検出部が位置する領域を特定し、センシング駆動にて被検出部の凹凸パターンを検出することができる。
例えば、位置検出センサPSEの電極として共通電極CEを選択することができる。この場合、共通電極CEは複数の電極で形成されている。例えば、上記複数の電極はマトリクス状に配置されている。第2検出ユニットDU2は、各々の上記電極に第1信号Wrを書込み、各々の上記電極から上記第1信号の変化を示す第2信号Reを読取る。上記のように、自己容量モードにて、被検出部の位置情報を検出することができる。
以下、本実施形態においては、位置検出センサPSEの電極として、共通電極CEと、複数の位置検出電極Rxと、の組合せを選択し、相互容量モードにて被検出部の位置情報を検出するものとして説明する。
図20に示すように、液晶表示装置DSPは、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルPNL、液晶表示パネルPNLを駆動する駆動IC IC1、静電容量型の位置検出センサPSE、位置検出センサPSEを駆動する駆動IC IC2、バックライトユニットBL、制御モジュールCM、フレキシブル配線基板FPC1、FPC2、FPC3などを備えている。本実施形態において、駆動IC IC1と駆動IC IC2とは、第2検出ユニットDU2を形成している。液晶表示パネルPNLは、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、液晶層と、を備えている。
図21に示すように、位置検出センサPSEは、複数の位置検出電極Rxと、共通電極CEとを備えている。共通電極CEは、複数の分割電極CEaを備えている。位置検出電極Rxは、少なくとも表示領域DAに位置している。位置検出電極Rxが設けられる個所は、特に限定されるものではないが、位置検出電極Rxは、第2基板SUB2やカバー部材CGに設けることができる。この場合、位置検出電極Rxを細線で形成したり、メッシュ状に形成したりすることにより、位置検出電極Rxの間や位置検出電極Rxの内部に隙間を形成することができる。そして、上記隙間を通して、被検出部と画素電極とは、静電容量結合することができる。分割電極CEaと位置検出電極Rxとの間には、容量Ccが存在する。すなわち、位置検出電極Rxは分割電極CEa(共通電極CE)と静電容量結合する。分割電極CEaの各々には、順次、所定の周期でパルス状の第1信号(センサ駆動信号)Wrが供給される。この例では、利用者の指が特定の位置検出電極Rxと分割電極CEaとが交差する位置に近接して存在するものとする。位置検出電極Rxに近接している利用者の指により、容量Cxが生じる。分割電極CEaにパルス状の第1信号Wrが供給されたときに、特定の位置検出電極Rxからは、他の位置検出電極から得られるパルスよりもレベルの低いパルス状の第2信号(センサ出力値)Reが得られる。第2信号Reはリード線を介して得られる。すなわち、表示領域DAにおける利用者の指の位置情報である入力位置情報を検出する際、駆動IC IC1(共通電極駆動回路)は共通電極CE(分割電極CEa)に対して第1信号Wrを供給し、共通電極CEと位置検出電極Rxとの間にセンサ信号を発生させる。駆動IC IC2は、位置検出電極Rxに接続されて上記センサ信号(例えば、位置検出電極Rxに生じる静電容量)の変化を示す第2信号Reを読取る。
上記のように、第2検出ユニットDU2は、指の位置情報を検出する位置検出駆動時に、位置検出センサPSEを駆動し、指の位置情報を検出している。なお、位置検出駆動時に、画素電極は電気的フローティング状態に切替えられる。
液晶表示装置DSPは、位置検出センサPSE及び第2検出ユニットDU2をさらに備えている。これにより、表示領域DAの全域を画素の精細度で細かくセンシングする必要はないため、センシングに要する時間期間の短縮を図ることができる。
上記のことから、検出精度に優れたセンサ付き液晶表示装置DSP及びセンサ付き液晶表示装置DSPの駆動方法を得ることができる。
次に、第7の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。なお、本実施形態において、液晶表示装置はセンサ付き液晶表示装置である。
図22に示すように、センシング領域SAは、第5実施形態(図18)と異なり、表示領域DAの外側に位置している。表示領域DAにおける表示駆動と、センシング領域SAにおけるセンシング駆動とを独立して行うことができる。また、表示領域DAの一部にセンシング領域SAを設定する場合と比較して、表示領域DAにおける表示品位の低下を抑制することができる。
なお、上記第7の実施形態においても、第1モード(自己容量モード)及び第2モード(相互容量モード)の一方に切替えて、センシングを行うことが可能である。
上記のことから、第7の実施形態においても、検出精度に優れたセンサ付き液晶表示装置DSP及びセンサ付き液晶表示装置DSPの駆動方法を得ることができる。
次に、第8の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。なお、本実施形態において、液晶表示装置はセンサ付き液晶表示装置である。
図23に示すように、表示領域DAには、複数の画素PXがマトリクス状に並べられている。これらの画素PXは、走査線駆動回路GDに接続された複数の走査線Gと、マルチプレクサMUに接続された複数の信号線Sとにより、囲まれている。
上記のことから、第8の実施形態においても、検出精度に優れたセンサ付き液晶表示装置DSP及びセンサ付き液晶表示装置DSPの駆動方法を得ることができる。
上述した回路、駆動IC、制御モジュールなどの制御部としては、制御線駆動回路CD(走査線駆動回路)、マルチプレクサMU、制御モジュールCM、駆動IC IC1,IC2に限定されるものではなく、種々変形可能であり、第1基板SUB1(液晶表示パネルPNL)、位置検出電極Rx(位置検出センサPSE)を電気的に制御することができるものであればよい。
以下に、本願出願の原出願に記載された発明を付記する。
[1]第1制御線と、
第1信号線と、
前記第1制御線と前記第1信号線とに接続された第1検出スイッチと、
前記第1制御線、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチの上方に位置し、前記第1制御線、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチと対向し、前記第1検出スイッチと対向した第1開口を有する共通電極と、
前記共通電極の上方に位置し、前記第1開口と対向し、前記第1開口を通って前記第1検出スイッチに接続された第1検出電極と、
前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチを、前記第1信号線と前記第1検出電極とを接続する第1接続状態及び前記第1信号線と前記第1検出電極とを絶縁する第2接続状態との何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、
前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記第1信号線に接続された第2回路と、を備えるセンサ。
[2]前記共通電極に電位調整信号を与え、前記第1回路及び前記第2回路の駆動を制御し、前記駆動信号により前記第1検出スイッチを前記第1接続状態に切替えた状態にて、前記第2回路、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して前記第1検出電極に書込み信号を書込み前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取る第1検出ユニットをさらに備え、
センシングを行うセンシング駆動時に、前記電位調整信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、[1]に記載のセンサ。
[3]前記第1検出ユニットは、前記第1回路に電源電圧を与え、
前記センシング駆動時に、前記駆動信号及び前記電源電圧にそれぞれ重畳信号が重畳され、
前記重畳信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、[2]に記載のセンサ。
[4]前記第1検出ユニットは、前記第2回路に制御信号を与え、
前記センシング駆動時に、前記制御信号に重畳信号が重畳され、
前記重畳信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、[2]に記載のセンサ。
[5]前記共通電極に対して前記第1検出電極の反対側に位置し前記共通電極と対向し前記第1検出ユニットに接続された補助配線と、
前記第1信号線に対して前記共通電極の反対側に位置し前記第1信号線と対向し前記補助配線に接続されたシールド電極と、をさらに備え、
前記第1検出ユニットは、前記電位調整信号を前記補助配線を介して前記シールド電極にさらに与える、[2]に記載のセンサ。
[6]前記共通電極に対して前記第1検出電極の反対側に位置し前記共通電極と対向し前記第1検出ユニットに接続された補助配線をさらに備え、
前記共通電極は複数個所で前記補助配線に接続され、
前記第1検出ユニットは、前記補助配線を介して前記共通電極に前記電位調整信号を与える、[2]に記載のセンサ。
[7]前記第2回路に接続された第2信号線と、
前記第1制御線と前記第2信号線とに接続された第2検出スイッチと、
前記共通電極の上方に位置した第2検出電極と、をさらに備え、
前記共通電極は、前記第2信号線及び前記第2検出スイッチの上方に位置し、前記第2信号線及び前記第2検出スイッチと対向し、前記第2検出スイッチと対向した第2開口をさらに有し、
前記第2検出電極は、前記第2開口と対向し、前記第2開口を通って前記第2検出スイッチに接続され、
前記第1検出ユニットは、前記第2回路に制御信号及び前記電位調整信号を与え、
前記第2回路は、前記制御信号により前記第1信号線に前記書込み信号を与える第1切替え状態及び前記第1信号線に前記電位調整信号を与える第2切替え状態の何れか一方に切替えられる第1制御スイッチと、前記制御信号により前記第2信号線に前記書込み信号を与える第1切替え状態及び前記第2信号線に前記電位調整信号を与える第2切替え状態の何れか一方に切替えられる第2制御スイッチと、を有し、
前記第1検出ユニットは、
前記センシング駆動時の一センシング期間に、
前記制御信号により前記第1制御スイッチを前記第1切替え状態に切替え前記第2制御スイッチを前記第2切替え状態に切替え、前記駆動信号により前記第1検出スイッチ及び前記第1検出スイッチをそれぞれ前記第1接続状態に切替え、
前記第1制御スイッチ、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して前記第1検出電極に前記書込み信号を書込み前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す前記読取り信号を読取り、
前記第2制御スイッチ、前記第2信号線及び前記第2検出スイッチを介して前記第2検出電極に前記電位調整信号を与える、[2]に記載のセンサ。
[8]前記第1回路に接続された第2制御線と、
前記第2制御線と前記第1信号線とに接続された第3検出スイッチと、
前記第1検出ユニット、前記第1検出スイッチ及び前記第3検出スイッチに接続された補助配線と、
前記共通電極の上方に位置した第3検出電極と、をさらに備え、
前記共通電極は、前記第2制御線、前記第3検出スイッチ及び補助配線の上方に位置し、前記第2制御線、前記第3検出スイッチ及び前記補助配線と対向し、前記第3検出スイッチと対向した第3開口をさらに有し、
前記第3検出電極は、前記第3開口と対向し、前記第3開口を通って前記第3検出スイッチに接続され、
前記第1回路は、前記駆動信号を前記第2制御線に与え、
前記第1検出スイッチは、前記第1接続状態にて前記第1信号線と前記第1検出電極とを接続し、前記第2接続状態にて前記補助配線と前記第1検出電極とを接続し、
前記第3検出スイッチは、前記駆動信号により、前記第1信号線と前記第3検出電極とを接続する第1接続状態及び前記補助配線と前記第3検出電極とを接続する第2接続状態の何れか一方に切替えられ、
前記第1検出ユニットは、
前記センシング駆動時の一センシング期間に、
前記駆動信号により前記第1検出スイッチを前記第1接続状態に切替え前記第3検出スイッチを前記第2接続状態に切替え、
前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して前記第1検出電極に前記書込み信号を書込み前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す前記読取り信号を読取り、
前記補助配線及び前記第3検出スイッチを介して前記第3検出電極に前記電位調整信号を与える、[2]に記載のセンサ。
[9]行方向に延在した複数の制御線と、
列方向に延在した複数の信号線と、
複数の検出スイッチであって、各々の前記検出スイッチは1本の前記制御線と1本の前記信号線とに接続された、前記複数の検出スイッチと、
前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の検出スイッチの上方に位置し、前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の検出スイッチと対向し、複数の開口を有する共通電極であって、前記各々の開口は1個の前記検出スイッチと対向した、前記共通電極と、
前記共通電極の上方に位置した複数の検出電極であって、各々の前記検出電極は対応する前記開口と対向し前記開口を通って対応する前記検出スイッチに接続された、前記複数の検出電極と、
前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記複数の制御線に接続され、駆動信号を各々の前記制御線に与え、各々の前記検出スイッチを、前記信号線と前記検出電極とを接続する第1接続状態及び前記信号線と前記検出電極とを絶縁する第2接続状態との何れか一方に切替える、第1回路と、
前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記複数の信号線に接続された第2回路と、
前記共通電極に電位調整信号を与え、前記第1回路及び前記第2回路の駆動を制御する第1検出ユニットを備え、
前記第1検出ユニットは、
センシングを行うセンシング駆動時の第1センシング期間に、m列目及びm+1列目のうち、n行目及びn+1行目に位置する4個の検出電極に、前記第2回路、対応する2本の信号線及び対応する4個の検出スイッチを介して書込み信号を同時に書込み、前記4個の検出電極の各々から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、読取った複数の読取り信号を1つの信号に束ね、
前記第1センシング期間に続く前記センシング駆動時の第2センシング期間に、m+1列目及びm+2列目のうち、n行目及びn+1行目に位置する4個の検出電極に、前記第2回路、対応する2本の信号線及び対応する4個の検出スイッチを介して前記書込み信号を同時に書込み、前記4個の検出電極の各々から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、読取った複数の読取り信号を1つの信号に束ね、
前記センシング駆動時に、前記電位調整信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、センサ。
[10]前記第1検出ユニットは、
前記センシング駆動時に、n行目及びn+1行目に位置する複数の検出電極を対象としたセンシングを終了した後、n+1行目及びn+2行目に位置する複数の検出電極を対象としたセンシングに移行する、[9]に記載のセンサ。
[11]複数の制御線と、
複数の信号線と、
複数の画素スイッチであって、各々の前記画素スイッチは1本の前記制御線と1本の前記信号線とに接続された、前記複数の画素スイッチと、
表示領域及び前記表示領域の外側に形成され、前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の画素スイッチの上方に位置し、前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の画素スイッチと対向し、複数の開口を有する共通電極であって、前記各々の開口は1個の前記画素スイッチと対向した、前記共通電極と、
前記表示領域に形成され前記共通電極の上方に位置した複数の画素電極であって、各々の前記画素電極は対応する前記開口と対向し前記開口を通って対応する前記画素スイッチに接続された、前記複数の画素電極と、
前記表示領域の外側に形成され前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記複数の制御線に接続され、駆動信号を各々の前記制御線に与え、各々の前記画素スイッチを、前記信号線と前記画素電極とを接続する第1接続状態及び前記信号線と前記画素電極とを絶縁する第2接続状態との何れか一方に切替える、第1回路と、
前記表示領域の外側に形成され前記共通電極の下方に位置し、前記共通電極と対向し、前記複数の信号線に接続された第2回路と、を具備した表示パネル、
を備える、センサ付き表示装置。
[12]前記表示パネルに接続され、前記第1回路及び前記第2回路の駆動を制御する第1検出ユニットと、をさらに備え、
前記第1検出ユニットは、センシングを行うセンシング駆動時に、
前記表示領域のうちの一部の領域に位置する複数の画素電極をセンシングの対象に設定し、前記対象の複数の画素電極の各々に、前記第2回路、対応する信号線及び対応する画素スイッチを介して書込み信号を書込み、前記複数の画素電極の各々から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、
前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である電位調整信号を前記共通電極に与える、[11]に記載のセンサ付き表示装置。
[13]前記表示パネルに接続され、前記第1回路及び前記第2回路の駆動を制御する第1検出ユニットと、
前記表示パネルの前記表示領域に位置した位置検出センサと、
前記位置検出センサに接続された第2検出ユニットと、をさらに備え、
前記第2検出ユニットは、被検出部の位置情報を検出する位置検出駆動時に、前記位置検出センサを駆動し、被検出部の位置情報を検出し、
前記第1検出ユニットは、前記被検出部の凹凸パターンを検出するセンシング駆動時に、前記位置情報に基づいて前記被検出部が位置する領域の複数の画素電極をセンシングの対象に設定し、前記対象の複数の画素電極の各々に、前記第2回路、対応する信号線及び対応する画素スイッチを介して書込み信号を書込み、前記複数の画素電極の各々から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、前記書込み信号と同期し位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である電位調整信号を前記共通電極に与える、[11]に記載のセンサ付き表示装置。
[14]前記共通電極の上方に位置した検出電極をさらに備え、
前記複数の画素電極と前記検出電極とは、同層に設けられている、[11]に記載のセンサ付き表示装置。
[15]複数の制御線と、
複数の信号線と、
複数の画素スイッチであって、各々の前記画素スイッチは1本の前記制御線と1本の前記信号線とに接続された、前記複数の画素スイッチと、
前記表示領域に位置し、前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の画素スイッチの上方に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の制御線、前記複数の信号線及び前記複数の画素スイッチの上方に設けられた検出電極と、
前記表示領域の外側に設けられ、前記複数の制御線に接続され、駆動信号を各々の前記制御線に与え、各々の前記画素スイッチを、前記信号線と前記画素電極とを接続する第1接続状態及び前記信号線と前記画素電極とを絶縁する第2接続状態との何れか一方に切替える、第1回路と、
前記表示領域の外側に設けられ、前記複数の信号線に接続された第2回路と、を具備した表示パネル、を備え、
前記複数の画素電極と前記検出電極とは、同層に設けられている、センサ付き表示装置。
Claims (16)
- 第1制御線と、
第1信号線と、
第1補助配線と、
第1検出電極と、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1補助配線に接続された第2検出スイッチと、
前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、
前記第1信号線及び前記第1補助配線に接続された第2回路と、を備え、
前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて、前記第1信号線に電気的に接続され、前記第1補助配線と電気的に絶縁され、
前記第1検出電極は、前記第2接続状態にて、前記第1補助配線に電気的に接続され、前記第1信号線と電気的に絶縁される、センサ。 - 前記第2回路は、前記第1接続状態にて、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して前記第1検出電極に書込み信号を書込み、前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、前記第1補助配線に電位調整信号を与え、
センシングを行うセンシング駆動時に、前記電位調整信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、請求項1に記載のセンサ。 - 前記第1回路に電源電圧を与える第1検出ユニットをさらに備え、
前記センシング駆動時に、前記駆動信号及び前記電源電圧にそれぞれ重畳信号が重畳され、
前記重畳信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、請求項2に記載のセンサ。 - 前記第2回路に制御信号を与える第1検出ユニットをさらに備え、
前記センシング駆動時に、前記制御信号に重畳信号が重畳され、
前記重畳信号は、前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である、請求項2に記載のセンサ。 - 前記第1信号線と対向し前記第1補助配線に接続されたシールド電極をさらに備え、
前記第1補助配線は、前記第2回路に電気的に接続され、
前記第2回路は、前記電位調整信号を前記第1補助配線を介して前記シールド電極にさらに与える、請求項2に記載のセンサ。 - 前記第2回路に接続された第2信号線と、
第2検出電極と、
前記第2検出電極、前記第1制御線、及び前記第2信号線に接続された第3検出スイッチと、
前記第2検出電極、前記第1制御線、及び前記第1補助配線に接続された第4検出スイッチと、
前記第2回路に制御信号を与える第1検出ユニットと、をさらに備え、
前記第2回路は、前記第1信号線に前記書込み信号を与える第1切替え状態及び前記第1信号線に前記電位調整信号を与える第2切替え状態の何れか一方に切替えられる第1制御スイッチと、前記第2信号線に前記書込み信号を与える第1切替え状態及び前記第2信号線に前記電位調整信号を与える第2切替え状態の何れか一方に切替えられる第2制御スイッチと、を有し、
前記第2回路は、前記センシング駆動時の一センシング期間に、
前記制御信号により前記第1制御スイッチを前記第1切替え状態に切替え前記第2制御スイッチを前記第1切替え状態に切替え、前記駆動信号により前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを前記第1接続状態に切替え、前記駆動信号により前記第3検出スイッチ及び前記第4検出スイッチを前記第1接続状態に切替え、
前記第1制御スイッチ、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して、前記第1検出電極に前記書込み信号を書込み、前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す前記読取り信号を読取り、
前記第2制御スイッチ、前記第2信号線及び前記第2検出スイッチを介して、前記第2検出電極に前記書込み信号を書込み、前記第2検出電極から前記書込み信号の変化を示す前記読取り信号を読取る、請求項2に記載のセンサ。 - 前記第1回路に接続された第2制御線と、
第3検出電極と、
前記第3検出電極、前記第2制御線、及び前記第1信号線に接続された第5検出スイッチと、
前記第3検出電極、前記第2制御線、及び前記第1補助配線に接続された第6検出スイッチと、をさらに備え、
前記第1補助配線は、前記第2回路に電気的に接続され、
前記第1回路は、前記駆動信号を前記第2制御線に与え、
前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチは、前記第1接続状態にて前記第1信号線と前記第1検出電極とを電気的に接続し、前記第2接続状態にて前記第1補助配線と前記第1検出電極とを電気的に接続し、
前記第5検出スイッチ及び前記第6検出スイッチは、前記駆動信号により、前記第1信号線と前記第3検出電極とを電気的に接続する前記第1接続状態及び前記第1補助配線と前記第3検出電極とを電気的に接続する前記第2接続状態の何れか一方に切替えられ、
前記第2回路は、前記センシング駆動時の一センシング期間に、
前記駆動信号により前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを前記第1接続状態に切替え前記第5検出スイッチ及び前記第6検出スイッチを前記第2接続状態に切替え、
前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して、前記第1検出電極に前記書込み信号を書込み、前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す前記読取り信号を読取り、
前記第1補助配線及び前記第6検出スイッチを介して前記第3検出電極に前記電位調整信号を与える、請求項2に記載のセンサ。 - 表示パネルを備え、
前記表示パネルは、
第1制御線と、
第1信号線を有する複数の信号線と、
補助配線を有する複数の補助配線と、
第1検出電極と、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記補助配線に接続された第2検出スイッチと、
表示領域の外側に配置され、前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチ及び前記第2検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、
前記表示領域の外側に配置され、前記複数の信号線及び前記複数の補助配線に接続された第2回路と、を備え、
前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて、対応する信号線に電気的に接続され、対応する補助配線と電気的に絶縁され、
前記第1検出電極は、前記第2接続状態にて、前記対応する補助配線に電気的に接続され、前記対応する信号線と電気的に絶縁される、センサ付き表示装置。 - 前記表示パネルは、
複数の画素電極と、
前記複数の画素電極に対向した共通電極であって、表示期間に各々の前記画素電極と前記共通電極との間に電界が発生する、前記共通電極と、をさらに備え、
前記第1検出電極は、前記複数の画素電極と同層に設けられている、請求項8に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記第2回路は、センシング期間に、
前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して前記第1検出電極に書込み信号を書込み、前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、
前記書込み信号と同期し、位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である電位調整信号を与える、請求項8に記載のセンサ付き表示装置。 - 第1検出ユニットと、
位置検出センサと、
第2検出ユニットと、をさらに備え、
前記表示パネルは、
画素電極と、
前記画素電極に対向した共通電極であって、表示期間に前記画素電極と前記共通電極との間に電界が発生する、前記共通電極と、をさらに備え、
前記第1検出ユニットは、前記表示パネルに接続され、前記第1回路及び前記第2回路の駆動を制御するように構成され、
前記位置検出センサは、前記表示パネルの前記表示領域に位置し、
前記第2検出ユニットは、前記位置検出センサに接続され、
検出期間において、被検出部の位置情報を検出する位置検出駆動時に、前記第2検出ユニットは、前記位置検出センサを駆動し、前記被検出部の前記位置情報を検出し、
前記検出期間において、前記被検出部の凹凸パターンを検出するセンシング駆動時に、前記第1検出ユニットは、前記位置情報に基づいて前記被検出部が位置する前記第1検出電極をセンシングの対象に設定し、センシングの対象の前記第1検出電極に前記第2回路、前記第1信号線及び前記第1検出スイッチを介して書込み信号を書込み、前記第1検出電極から前記書込み信号の変化を示す読取り信号を読取り、前記書込み信号と同期し位相及び振幅に関して前記書込み信号と同一である電位調整信号を前記共通電極に与える、請求項8に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記第1検出電極は、前記共通電極の上方に位置し、
前記複数の画素電極及び前記第1検出電極は、同層に設けられている、請求項9に記載のセンサ付き表示装置。 - 複数の制御線と、
複数の信号線と、
それぞれ前記複数の制御線の一と前記複数の信号線の一とに接続された複数の画素スイッチと、
表示領域に位置した複数の画素電極と、
被検出部の凹凸パターンを検出する検出電極と、
表示領域の外側に配置され、前記複数の制御線に接続され、各々の前記制御線に駆動信号を与え、前記信号線と前記画素電極とを電気的に接続する第1接続状態及び前記信号線と前記画素電極とを電気的に絶縁する第2接続状態の何れか一方に各々の前記画素スイッチを切替える第1回路と、
前記表示領域の外側に配置され、前記複数の信号線に接続された第2回路と、を備え、
前記複数の画素電極及び前記検出電極は、同層に設けられている、センサ付き表示装置。 - 第1制御線と、
第1信号線と、
第1検出電極と、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、
前記第1制御線に接続され、前記第1検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える駆動信号を前記第1制御線に与える第1回路と、
前記第1信号線に接続された第2回路と、を備え、
前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて前記第1信号線に電気的に接続され、前記第2接続状態にて前記第1信号線と電気的に絶縁される、センサ。 - 第1制御線と、
第1信号線と、
第1検出電極と、
前記第1検出電極、前記第1制御線、及び前記第1信号線に接続された第1検出スイッチと、
前記第1制御線に接続され、前記第1制御線に駆動信号を与え、前記第1検出スイッチを、第1接続状態及び第2接続状態の何れか一方に切替える第1回路と、
前記第1信号線に接続され、タッチ検出駆動信号を与える第2回路と、を備え、
前記第1検出電極は、前記第1接続状態にて前記第1信号線に電気的に接続され、外部の対象部を検出し、
前記第1検出電極は、前記第2接続状態にて前記第1信号線と電気的に絶縁される、センサ。 - 前記第1検出電極の下方に位置し、前記第1制御線、前記第1信号線、及び前記第1検出スイッチの上方に位置した共通電極をさらに備える、請求項1、14、及び15の何れか1項に記載のセンサ。
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