JP2021086495A - センサ装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 入力情報を検出することが可能なセンサ装置及び表示装置を提供する。【解決手段】 センサ装置SDは、パネルPNL及び制御回路CCを備える。パネルPNLは、絶縁層INS、第1電極E1、及び第2電極E2を有する。制御回路CCは、タイミング制御回路TI及び第1増幅器AP1を含む第1回路CI1と、浮動接地線に接続された検出回路DCを含み第1回路CI1から電気的に隔離された第2回路CI2と、を有する。第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は、第1同期信号Sy1を出力し、タイミング制御回路TIは、第2同期信号Sy2を出力し、第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2αを上記浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与え、検出器は、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、センサ装置及び表示装置に関する。
一般に、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタント)及びタブレットPC(パーソナルコンピュータ)に適用可能な表示装置は、例えば静電容量型センサを有し、入力手段を用いて表示画面から直接入力されるデータを検出するように構成されている。入力手段としては、導体、指などの導電性を有する物体を利用することができる。上記表示装置としては、例えば、表示パネルの内部に上記センサを形成する電極が設けられたインセル型の表示装置や、表示パネルの表示面上に上記センサを形成する電極が設けられたオンセル型の表示装置を挙げることができる。
上記センサを形成する電極は、画像を表示する表示領域内に位置し、静電容量の変化を検出する。このため、表示装置は、入力手段が上記電極に近接することにより、上記電極に生じる静電容量の変化(静電容量結合の強弱)を取り出すことで、入力手段による入力情報を検出することができる。
本実施形態は、入力情報を検出することが可能なセンサ装置及び表示装置を提供する。
一実施形態に係るセンサ装置は、
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有する。
第1センシング駆動期間に、前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有する。
第1センシング駆動期間に、前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
また、一実施形態に係るセンサ装置は、
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路、第1増幅器、及び第2増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記第1電極及び第2電極は、第1領域に位置し、前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有する。
第1センシング駆動期間に、前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、前記第1同期信号に基づいて生成した第5同期信号であって、前記第1同期信号の極性と同一の極性を持つ前記第5同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第3電極のそれぞれに与え、前記第2増幅器は、前記第5同期信号を増幅し、増幅した前記第5同期信号を前記第1電極に与え、前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路、第1増幅器、及び第2増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記第1電極及び第2電極は、第1領域に位置し、前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有する。
第1センシング駆動期間に、前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、前記第1同期信号に基づいて生成した第5同期信号であって、前記第1同期信号の極性と同一の極性を持つ前記第5同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第3電極のそれぞれに与え、前記第2増幅器は、前記第5同期信号を増幅し、増幅した前記第5同期信号を前記第1電極に与え、前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
また、一実施形態に係るセンサ装置は、
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器を有する。
第1センシング駆動期間に、前記タイミング制御回路は、第6同期信号と、前記第6同期信号の極性を反転させた極性を持つ第7同期信号と、をそれぞれ出力し、前記第1増幅器は、前記第7同期信号を増幅し、増幅した前記第7同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出器は、前記第6同期信号に同期して、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器を有する。
第1センシング駆動期間に、前記タイミング制御回路は、第6同期信号と、前記第6同期信号の極性を反転させた極性を持つ第7同期信号と、をそれぞれ出力し、前記第1増幅器は、前記第7同期信号を増幅し、増幅した前記第7同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出器は、前記第6同期信号に同期して、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る。
また、一実施形態に係るセンサ装置は、
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第2出力器と、を有する。
第2センシング駆動期間に、前記第2出力器は、第3同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第3同期信号を増幅し、増幅した前記第3同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出回路は、前記第2電極に書込み信号を書込み、前記検出器は、前記書込み信号の変化であって前記第2電極に発生したセンサ信号を読取る。
絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備える。
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第2出力器と、を有する。
第2センシング駆動期間に、前記第2出力器は、第3同期信号を出力し、前記第1増幅器は、前記第3同期信号を増幅し、増幅した前記第3同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、前記検出回路は、前記第2電極に書込み信号を書込み、前記検出器は、前記書込み信号の変化であって前記第2電極に発生したセンサ信号を読取る。
また、一実施形態に係る表示装置は、
上述した複数のセンサ装置の何れか一のセンサ装置を備える。
前記パネルは、画素電極と、表示機能層と、をさらに備えた表示パネルである。前記制御回路は、第3回路をさらに有する。
画像を表示する表示駆動期間に、前記第3回路は、前記第1電極にコモン電圧を与え、前記画素電極に画像信号を与える。
上述した複数のセンサ装置の何れか一のセンサ装置を備える。
前記パネルは、画素電極と、表示機能層と、をさらに備えた表示パネルである。前記制御回路は、第3回路をさらに有する。
画像を表示する表示駆動期間に、前記第3回路は、前記第1電極にコモン電圧を与え、前記画素電極に画像信号を与える。
以下に、本発明の各実施形態及び比較例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下の説明において、第1電極E1から第2電極E2に向かう方向を上方(あるいは、単に上)とし、第2電極E2から第1電極E1に向かう方向を下方(あるいは、単に下)とする。また、「第1部材の上方の第2部材」及び「第1部材の下方の第2部材」とした場合、第2部材は、第1部材に接していてもよく、又は第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、第3の部材が介在していてもよい。一方、「第1部材の上の第2部材」及び「第1部材の下の第2部材」とした場合、第2部材は第1部材に接している。
(比較例)
まず、比較例に係るセンサ装置SDについて説明する。図1は、本比較例に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図2は、図1に示したパネルPNLを示す平面図である。図2において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2に斜線を付している。
図1に示すように、センサ装置SDは、パネルPNLと、パネルPNLの駆動を制御するように構成された制御回路CCと、を備えている。
まず、比較例に係るセンサ装置SDについて説明する。図1は、本比較例に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図2は、図1に示したパネルPNLを示す平面図である。図2において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2に斜線を付している。
図1に示すように、センサ装置SDは、パネルPNLと、パネルPNLの駆動を制御するように構成された制御回路CCと、を備えている。
図1及び図2に示すように、パネルPNLは、センサパネルであり、絶縁層INSと、第1電極E1と、第2電極E2と、を有している。
絶縁層INSは、ガラス、樹脂などの絶縁材料で形成されている。本比較例において、絶縁層INSはガラスで形成され、光透過性を持っている。その場合、絶縁層INSをガラス基板と称してもよい。絶縁層INSは、第1主面SU1と、第1主面SU1とは反対の第2主面SU2と、を有している。絶縁層INSは、第1領域A1と、第1領域A1の外側の第2領域A2と、に位置している。本比較例において、第1領域A1は四角形の形状を持ち、第2領域A2は、矩形枠状の形状を持ち、第1領域A1を囲んでいる。
絶縁層INSは、ガラス、樹脂などの絶縁材料で形成されている。本比較例において、絶縁層INSはガラスで形成され、光透過性を持っている。その場合、絶縁層INSをガラス基板と称してもよい。絶縁層INSは、第1主面SU1と、第1主面SU1とは反対の第2主面SU2と、を有している。絶縁層INSは、第1領域A1と、第1領域A1の外側の第2領域A2と、に位置している。本比較例において、第1領域A1は四角形の形状を持ち、第2領域A2は、矩形枠状の形状を持ち、第1領域A1を囲んでいる。
第1電極E1は、絶縁層INSの第1主面SU1側に設けられている。言い換えると、第1電極E1は、絶縁層INSの上方に設けられている。第1電極E1は、第1領域A1に位置し、第2領域A2に位置していない。本比較例において、第1電極E1は、単個の電極であり、四角形の形状を持っている。本比較例において、第1電極E1は、センサ駆動電極として機能している。
第2電極E2は、絶縁層INSの第2主面SU2側に設けられている。言い換えると、第2電極E2は、絶縁層INSの下方に設けられている。第2電極E2は、第1電極E1とともに絶縁層INSを挟んでいる。第2電極E2は、第1領域A1に位置し、第2領域A2に位置していない。本比較例において、パネルPNLは、複数の第2電極E2を有している。複数の第2電極E2は、第1方向d1及び第2方向d2にマトリクス状に設けられている。各々の第2電極E2は、四角形の形状を持っている。本比較例において、第2電極E2は、検出電極として機能している。
なお、第1方向d1及び第2方向d2は、互いに直交しているが、90°以外の角度で交差していてもよい。第3方向d3は、第1方向d1及び第2方向d2にそれぞれ直交している。
なお、第1方向d1及び第2方向d2は、互いに直交しているが、90°以外の角度で交差していてもよい。第3方向d3は、第1方向d1及び第2方向d2にそれぞれ直交している。
第1電極E1及び第2電極E2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、第1電極E1及び第2電極E2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。その場合、絶縁層INSは、光透過性を持っていなくともよい。
但し、第1電極E1及び第2電極E2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。その場合、絶縁層INSは、光透過性を持っていなくともよい。
図1に示すように、制御回路CCは、第1回路CI1と、第1回路CI1から電気的に隔離された第2回路CI2と、を有している。図中、第2回路CI2を破線で囲んで示している。例えば、第1回路CI1及び第2回路CI2がプリント回路基板(PCB:printed circuit board)を用いて形成されている場合、第2回路CI2は、プリント回路基板のうち電気的に隔離された一部である。第1回路CI1は、第1増幅器AP1と、トランスを用いたアイソレータIO1の一部と、コンデンサを用いたアイソレータIO2の一部と、を含んでいる。
第2回路CI2は、検出回路DCと、リニアレギュレータとしてのLDO(Low Dropout)レギュレータRGと、アイソレータIO1の一部と、アイソレータIO2の一部と、を含んでいる。第2回路CI2において、検出回路DC、LDOレギュレータRG、アイソレータIO1、及びアイソレータIO2は、それぞれ浮動接地線(Floating GND line)に接続されている。
一方、第1回路CI1において、アイソレータIO1、及びアイソレータIO2は、それぞれ系統接地線(System GND line)に接続されている。
一方、第1回路CI1において、アイソレータIO1、及びアイソレータIO2は、それぞれ系統接地線(System GND line)に接続されている。
検出回路DCは、集積回路(Touch IC)で構成されている。検出回路DCは、LDOレギュレータRGに接続された電源端子AVDDと、浮動接地線に接続されたグランド端子GNDと、を有している。アイソレータIO1及びLDOレギュレータRGは、電源PSと、電源端子AVDDとの間に接続されている。
電源PSにおいて、例えば、出力電圧は5Vである。電源PSが出力する電圧は、アイソレータIO1及びLDOレギュレータRGを介して検出回路DCの電源端子AVDDに与えられる。
電源PSにおいて、例えば、出力電圧は5Vである。電源PSが出力する電圧は、アイソレータIO1及びLDOレギュレータRGを介して検出回路DCの電源端子AVDDに与えられる。
また、検出回路DCは、検出器INと、第1出力器OU1と、をさらに有している。検出器INは、第2電極E2に電気的に接続されている。本比較例において、検出回路DCは複数の検出器INを有し、検出器INは第2電極E2と一対一で接続されている。検出器INは、積分器で構成され、演算増幅器AMPと、コンデンサCfbとを有している。
第1出力器OU1は、増幅器で構成されている。アイソレータIO2は、第1出力器OU1と、第1増幅器AP1との間に接続されている。第1出力器OU1はパルス波形を持つ第1同期信号Sy1を出力するように構成されている。
次に、本比較例における第1センシング駆動について説明する。第1センシング駆動のための第1センシングモードは、相互容量(Mutual-Capacitive Sensing)モードと称される場合がある。第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介して第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第1同期信号Sy1を増幅し、増幅した第1同期信号Sy1αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
上記のように構成された比較例に係るセンサ装置SDによれば、FW(firmware)修正が可能である場合、第1同期信号Sy1を浮動接地線に与え、Ground Line Modulationを実施し、入力手段による入力を検出することができる。入力手段としては、導体、指などの導電性を有する物体を挙げることができる。その際、第1方向d1及び第2方向d2における座標、及び第3方向d3における第2電極E2から入力手段までの距離を検出することができる。
上記のように、FW修正が可能である場合、入力手段による入力を良好に検出することができる。しかしながら、FW修正ができない場合、入力手段による入力を良好に検出することは困難である。そこで、次に、FW修正ができない場合であっても、入力手段による入力を良好に検出することのできる実施形態について説明する。
上記のように、FW修正が可能である場合、入力手段による入力を良好に検出することができる。しかしながら、FW修正ができない場合、入力手段による入力を良好に検出することは困難である。そこで、次に、FW修正ができない場合であっても、入力手段による入力を良好に検出することのできる実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
次に、第1の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図3は、第1の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図4は、図3に示したパネルPNLを示す平面図である。図4において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2に斜線を付している。
次に、第1の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図3は、第1の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図4は、図3に示したパネルPNLを示す平面図である。図4において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2に斜線を付している。
図3及び図4に示すように、パネルPNLは、第3電極E3をさらに有している。第3電極E3は、絶縁層INSの第2主面SU2側に設けられている。第3電極E3は、第2領域A2に位置し、第2電極E2に絶縁距離を置いて設けられている。本第1の実施形態において、パネルPNLは、複数の第3電極E3を有している。複数の第3電極E3は、第1領域A1を囲むように配置されている。
複数の第3電極E3としては、第3電極E3a、第3電極E3b、第3電極E3c、及び第3電極E3dを挙げることができる。第3電極E3a及び第3電極E3bは、それぞれ第2方向d2に延在し、短冊状の形状を持ち、第1方向d1に第1領域A1(複数の第2電極E2)を挟んでいる。第3電極E3c及び第3電極E3dは、それぞれ第1方向d1に延在し、短冊状の形状を持ち、第2方向d2に第1領域A1(複数の第2電極E2)を挟んでいる。本第1の実施形態において、第3電極E3はシールド電極として機能している。また、第1電極E1はセンサ駆動電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能している。
なお、パネルPNLが有する第3電極E3の個数、第3電極E3の形状、及び第3電極E3の配置は、本第1の実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、第3電極E3は第1領域A1を囲んでいなくともよく、第3電極E3は第2領域A2のうち第1領域A1を電気的にシールドしたい領域のみに配置されてもよい。
又は、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
又は、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
図3に示すように、第1回路CI1は、タイミング制御回路TIをさらに含んでいる。タイミング制御回路TIは、FPGA(Field Programmable Gate Array)であるTiming Generatorで構成されている。タイミング制御回路TIにおいて、入力端子はアイソレータIO2に接続され、出力端子は第1増幅器AP1に接続されている。第1増幅器AP1は、浮動接地線及び第1電極E1の他、複数の第3電極E3に接続されている。
次に、本第1の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
図3に示すように、第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
図3に示すように、第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
本第1の実施形態において、パネルPNLは、第3電極E3を有している。そのため、第1センシング駆動期間に、第1増幅器AP1は、増幅した第2同期信号Sy2αを、浮動接地線及び第1電極E1だけではなく、第3電極E3にも与えている。
次に、本第1の実施形態に係る第1センシング駆動についてより詳細に説明する。図5は、本第1の実施形態に係るセンサ装置SDによる第1センシング駆動を説明するための回路図である。ここでは、入力手段として、人間の指を例に説明する。
図5に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
図5に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
演算増幅器AMPは、反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を含んでいる。反転入力端子には、コンデンサCfbが接続され、制御スイッチSW1を介して容量CHR、容量C1、及び容量Coftが電気的に接続されている。非反転入力端子は基準電位線に接続され、非反転入力端子には基準電圧Vrefが与えられる。出力端子にはコンデンサCfbが接続されている。リセットスイッチSW2は、コンデンサCfbに並列に接続されている。容量Coftは浮動接地線に接続され、容量Coftには浮動接地線からオフセット電圧Voftが与えられる。
ここで、オフセット電圧Voftについて説明する。
検出回路DC(Touch IC)の中においてオフセット電圧Voftは生成される。第1出力器OU1から出力された第1同期信号Sy1に同期して、第1同期信号Sy1がLowレベルからHighレベルに変化するとき(第2同期信号Sy2がHighレベルからLowレベルに変化するとき)、Voft1<Voft2として、電圧Voft2(Floating GND基準)から電圧Voft1(Floating GND基準)に変化する。容量Coftには、ΔV=Vref−Voft2から、ΔV=Vref−Voft1に変化する。
つまり、電流は、容量Coftの制御スイッチSW1側から反対側の端子に向かって+電流が流れる。一般的には、電圧Voft1=FGND、電圧Voft2は電源電圧VDDで、容量Coftの容量値を可変にすることで、引き抜く電荷量を可変にする。
検出回路DC(Touch IC)の中においてオフセット電圧Voftは生成される。第1出力器OU1から出力された第1同期信号Sy1に同期して、第1同期信号Sy1がLowレベルからHighレベルに変化するとき(第2同期信号Sy2がHighレベルからLowレベルに変化するとき)、Voft1<Voft2として、電圧Voft2(Floating GND基準)から電圧Voft1(Floating GND基準)に変化する。容量Coftには、ΔV=Vref−Voft2から、ΔV=Vref−Voft1に変化する。
つまり、電流は、容量Coftの制御スイッチSW1側から反対側の端子に向かって+電流が流れる。一般的には、電圧Voft1=FGND、電圧Voft2は電源電圧VDDで、容量Coftの容量値を可変にすることで、引き抜く電荷量を可変にする。
リセットスイッチSW2のオン/オフは、第1同期信号Sy1に同期している。リセットスイッチSW2をオンに切替えることにより、コンデンサCfbの電荷をゼロにすることができる。このため、リセットスイッチSW2をオンに切替える前まで、コンデンサCfbへの電荷の蓄積を継続することも可能である。検出器INは、コンデンサCfbに蓄積された電荷量に比例した電圧を出力信号Voutとして出力することができる。なお、駆動する際、AFE(Analog Front End)基板、センサの電源、及びGNDをフローティングに設定している。出力信号Voutは次の式1で表すことができる。
オフセット電圧Voftは、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持っている。そのため、容量Coftに電流Iが過剰に流れた場合にオフセットキャンセルを良好に行うことができ、入力情報の良好な検出に寄与することができる。なお、オフセット電圧Voftが、第1同期信号Sy1の極性と同一の極性を持っている場合、オフセット電圧Voftは逆に機能することとなり、オフセットキャンセル動作が困難となり、入力情報を良好に検出することが困難となる。
次に、上記第1センシング駆動の比較例について説明する。図6は、上記第1センシング駆動の比較例を説明するための回路図である。ここでも、入力手段として、人間の指を例に説明する。
図6に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指と第1電極E1との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、第1電極E1と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
図6に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指と第1電極E1との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、第1電極E1と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
指の検出の有無にかかわらず、容量Coftに流れる電流Iは一定である。容量CHT及び容量CHRが付加されることで、容量Cmutは減少する。
ここで、容量Cmutについて説明する。
容量Cmutは、第1電極E1と第2電極E2との間の交差容量(C=εrS/d)である。εrは間の絶縁物の比誘電率であり、Sは電極面積であり、dは第1電極E1と第2電極E2との距離である。容量Cmutは、フリンジ容量から構成され、いわゆる、並行平板の電極ではなく、電極エッジから発生する電界を利用している。
容量Cmutのフリンジ容量は、指が近づくと、第1電極E1と指、第2電極E2と指の間のフリンジ電界によって、減少する。
C1=Cmut
指が無いとき、CHR≒0、CHT≒0となり、
指がつくと、CHR>0、CHT>0となり、
Cmut(指有り)<Cmut(指無し)
となる。
検出器INが出力する出力信号Voutは次の式2で表すことができる。
容量Cmutは、第1電極E1と第2電極E2との間の交差容量(C=εrS/d)である。εrは間の絶縁物の比誘電率であり、Sは電極面積であり、dは第1電極E1と第2電極E2との距離である。容量Cmutは、フリンジ容量から構成され、いわゆる、並行平板の電極ではなく、電極エッジから発生する電界を利用している。
容量Cmutのフリンジ容量は、指が近づくと、第1電極E1と指、第2電極E2と指の間のフリンジ電界によって、減少する。
C1=Cmut
指が無いとき、CHR≒0、CHT≒0となり、
指がつくと、CHR>0、CHT>0となり、
Cmut(指有り)<Cmut(指無し)
となる。
検出器INが出力する出力信号Voutは次の式2で表すことができる。
上記のように構成された第1の実施形態に係るセンサ装置SDによれば、センサ装置SDは、第2回路CI2の外部に、タイミング制御回路TIを設けている。タイミング制御回路TIは、新たに第2同期信号Sy2を生成し、第1センシングモードに合わせて第2同期信号Sy2の位相を変更(反転)することができる。位相反転した第2同期信号Sy2を使って電気的に隔離された第2回路CI2の浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3を駆動することができる。そのため、FW修正しなくとも、第2同期信号Sy2を浮動接地線に与え、Ground Line Modulationを実施することで、指による入力を良好に検出することができる。そして、第1方向d1及び第2方向d2における指の座標、及び第3方向d3における第2電極E2から指までの距離を検出することができ、いわゆるHover検出などを行うことができる。上記のことから、入力情報を検出することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。
パネルPNLは第3電極E3を有している。第1センシング駆動期間に、第2同期信号Sy2は第3電極E3に与えられる。第3電極E3は、第2電極E2とパネルPNLの外部の物体との間に形成され得る不所望な電界をシールドすることができる。そのため、入力情報を精度良く検出することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図7は、本第2の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第2の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
次に、第2の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図7は、本第2の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第2の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
図7に示すように、パネルPNLにおいて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はシールド電極として機能している。本第2の実施形態において、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
第1回路CI1は、タイミング制御回路TIを含んでいない。
検出回路DCは、第1出力器OU1の替わりに第2出力器OU2を有している。第2出力器OU2は、検出器INと同様に構成され、積分器で形成されている。第2出力器OU2の反転入力端子は、アイソレータIO2に接続されている。第1増幅器AP1は、アイソレータIO2を介して第2出力器OU2に接続されている。
検出回路DCは、第1出力器OU1の替わりに第2出力器OU2を有している。第2出力器OU2は、検出器INと同様に構成され、積分器で形成されている。第2出力器OU2の反転入力端子は、アイソレータIO2に接続されている。第1増幅器AP1は、アイソレータIO2を介して第2出力器OU2に接続されている。
次に、本第2の実施形態における第2センシング駆動について説明する。第2センシング駆動のための第2センシングモードは、自己容量(Self-Capacitive Sensing)モードと称される場合がある。
第2センシング駆動期間に、第2出力器OU2は第3同期信号Sy3を出力し、第3同期信号Sy3はアイソレータIO2を介して第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第3同期信号Sy3を増幅し、増幅した第3同期信号Sy3αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その後、検出器INは、書込み信号Vselfの変化であって第2電極E2に発生したセンサ信号を読取る。
上記のように構成された第2の実施形態に係るセンサ装置SDによれば、第2センシング駆動にて、入力情報を検出することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。検出回路DCの第2出力器OU2を用いて第2センシング駆動のタイミングを制御することができる。これにより、第2センシング駆動のタイミングを簡単に制御することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。また、第2センシング駆動のタイミング制御のための回路構成を簡便にすることができる。
第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む際、第1電極E1及び第3電極E3を第2電極E2と同相で駆動している。言い換えると、第2電極E2に与える書込み信号Vselfと、第1電極E1及び第3電極E3に与える増幅した第3同期信号Sy3αとは、位相及び振幅に関して同一である。第2電極E2と第1電極E1との間に形成され得る寄生容量、及び第2電極E2と第3電極E3との間に形成され得る寄生容量を低減することができるため、入力情報を精度良く検出することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図8は、本第3の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第3の実施形態では、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態との相違点について説明する。
次に、第3の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図8は、本第3の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第3の実施形態では、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態との相違点について説明する。
図8に示すように、センサ装置SDは、第1センシング駆動及び第2センシング駆動の両方に対応している。第1センシング駆動期間にて、第1電極E1はセンサ駆動電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はシールド電極として機能する。一方、第2センシング駆動期間にて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はシールド電極として機能する。本第3の実施形態において、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
検出回路DCは、第1出力器OU1及び第2出力器OU2の両方を有している。第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第2出力器OU2は第3同期信号Sy3を出力しない。一方、第2センシング駆動期間に、第2出力器OU2は第3同期信号Sy3を出力し、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力しない。
第1回路CI1はタイミング制御回路TIを含み、タイミング制御回路TIはアイソレータIO2と第1増幅器AP1との間に接続されている。
第1回路CI1はタイミング制御回路TIを含み、タイミング制御回路TIはアイソレータIO2と第1増幅器AP1との間に接続されている。
次に、本第3の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
次に、本第3の実施形態における第2センシング駆動について説明する。
第2センシング駆動期間に、第2出力器OU2は第3同期信号Sy3を出力し、第3同期信号Sy3はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第3同期信号Sy3に基づいて生成した第4同期信号Sy4であって、第3同期信号Sy3の極性と同一の極性を持つ第4同期信号Sy4を出力する。第4同期信号Sy4は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第4同期信号Sy4を増幅し、増幅した第4同期信号Sy4αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その後、検出器INは、書込み信号Vselfの変化であって第2電極E2に発生したセンサ信号を読取る。
第2センシング駆動期間に、第2出力器OU2は第3同期信号Sy3を出力し、第3同期信号Sy3はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第3同期信号Sy3に基づいて生成した第4同期信号Sy4であって、第3同期信号Sy3の極性と同一の極性を持つ第4同期信号Sy4を出力する。第4同期信号Sy4は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第4同期信号Sy4を増幅し、増幅した第4同期信号Sy4αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その後、検出器INは、書込み信号Vselfの変化であって第2電極E2に発生したセンサ信号を読取る。
次に、本第3の実施形態に係る第2センシング駆動についてより詳細に説明する。図9は、本第3の実施形態に係るセンサ装置SDによる第2センシング駆動を説明するための回路図である。ここでは、入力手段として、人間の指を例に説明する。
図9に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
図9に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。
コンデンサCfbは、演算増幅器AMPの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。反転入力端子には、制御スイッチSW1を介して容量CHR、容量C1、及び容量Coftが電気的に接続されている。非反転入力端子は基準電位線に接続され、非反転入力端子には書込み信号Vselfが与えられる。
容量Coftは浮動接地線に接続され、容量Coftには浮動接地線からオフセット電圧Voftが与えられる。
容量Coftは浮動接地線に接続され、容量Coftには浮動接地線からオフセット電圧Voftが与えられる。
リセットスイッチSW2のオン/オフは、第1同期信号Sy1又は第3同期信号Sy3に同期している。リセットスイッチSW2をオンに切替えることにより検出器INは、出力信号Voutを出力する。なお、駆動する際、AFE基板、センサの電源、及びGNDをフローティングに設定している。出力信号Voutは次の式3で表すことができる。
Self駆動時の駆動電圧は、Vself=VselfH−VselfLとなる。電圧Vtxは、Vtx=VtxH−VtxLとなる。式3は、Self駆動の電圧レベルが、VselfLからVselfHに変化したときの数式である。
Self駆動の電圧レベルが、VselfHからVselfLに変化したときは式が変わり、次の式4で表すことができる。
オフセット電圧Voftは、第3同期信号Sy3の極性と同一の極性を持っている。第1センシング駆動と比較し、第2センシング駆動において、容量Coftを流れる電流Iの向きが逆となるためである。そのため、容量Coft介してオフセットキャンセルを良好に行うことができ、入力情報の良好な検出に寄与することができる。
次に、上記第2センシング駆動の比較例について説明する。図10は、上記第2センシング駆動の比較例を説明するための回路図である。ここでも、入力手段として、人間の指を例に説明する。
図10に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。検出器INが出力する出力信号Voutは次の式5で表すことができる。
図10に示すように、検出回路DCは、制御スイッチSW1及びリセットスイッチSW2をさらに備えている。容量CHTは、指とVCOM(系統接地線)との間の容量である。容量CHRは、指と第2電極E2との間の容量である。容量C1は、VCOM(系統接地線)と第2電極E2との間の容量である。容量Coftは、オフセット調整容量である。コンデンサCfbは、Gain調整容量である。検出器INが出力する出力信号Voutは次の式5で表すことができる。
上記のように構成された第3の実施形態に係るセンサ装置SDによれば、検出回路DCは、第1出力器OU1及び第2出力器OU2の両方を有している。第1回路CI1はタイミング制御回路TIを含んでいる。タイミング制御回路TIは、センシングモードに合わせて、位相(極性)を反転した第2同期信号Sy2を出力したり、位相(極性)を反転していない第4同期信号Sy4を出力したり、することができる。第1センシング駆動にて入力情報を検出したり、第2センシング駆動にて入力情報を検出したりすることが可能なセンサ装置SDを得ることができる。その他、本第3の実施形態は、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図11は、本第4の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第4の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
次に、第4の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図11は、本第4の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第4の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
図11に示すように、本第4の実施形態において、第3電極E3は、パネルPNLにとって必須の構成である。第1回路CI1は、第2増幅器AP2をさらに含んでいる。第1増幅器AP1及び第2増幅器AP2は、一方でタイミング制御回路TIに接続されている。本第4の実施形態において、第1増幅器AP1の入力端子及び第2増幅器AP2の入力端子は、電気的に接続されている。第1増幅器AP1は、他方で浮動接地線及び第1電極E1に接続されている。第2増幅器AP2は、他方で全ての第3電極E3に接続されている。
次に、本第4の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1及び第2増幅器AP2にそれぞれ与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その際、第2増幅器AP2は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2βを第3電極E3に与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1及び第2増幅器AP2にそれぞれ与えられる。第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その際、第2増幅器AP2は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2βを第3電極E3に与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
ここで、第2増幅器AP2が増幅した第2同期信号Sy2βの振幅は、第1増幅器AP1が増幅した第2同期信号Sy2αの振幅より大きい(第2同期信号Sy2αの振幅<第2同期信号Sy2βの振幅)。
上記のように構成された第4の実施形態に係るセンサ装置SDによれば、浮動接地線及び第1電極E1を駆動するための第1増幅器AP1と、第3電極E3を駆動するための第2増幅器AP2と、を分けることができる。第2同期信号Sy2βの振幅を第2同期信号Sy2αの振幅より大きくすることで、第3電極E3の電位を第1電極E1の電位より高くすることができる。これにより、上記第1の実施形態と比較し、第3電極E3によるシールド効果を高めることができ、入力情報を、一層、精度良く検出することが可能なセンサ装置SDを得ることができる。その他、本第4の実施形態は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図12は、本第5の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図13は、図12に示したパネルPNLを示す平面図である。図13において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2及び第3電極E3に斜線を付している。本第5の実施形態では、上記第4の実施形態との相違点について説明する。
次に、第5の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図12は、本第5の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図13は、図12に示したパネルPNLを示す平面図である。図13において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2及び第3電極E3に斜線を付している。本第5の実施形態では、上記第4の実施形態との相違点について説明する。
図12及び図13に示すように、第1増幅器AP1の入力端子及び第2増幅器AP2の入力端子は、タイミング制御回路TIに電気的に独立して接続されている。第1増幅器AP1の出力端子は、浮動接地線及び第1電極E1に接続されている。第2増幅器AP2の出力端子は、全ての第3電極E3に接続されている。
次に、本第5の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。一方、タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第5同期信号Sy5であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第5同期信号Sy5を出力する。第5同期信号Sy5は、第2増幅器AP2に与えられる。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。一方、タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第5同期信号Sy5であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第5同期信号Sy5を出力する。第5同期信号Sy5は、第2増幅器AP2に与えられる。
第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その際、第2増幅器AP2は、第5同期信号Sy5を増幅し、増幅した第5同期信号Sy5αを第3電極E3に与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
ここで、第2増幅器AP2が増幅した第5同期信号Sy5αの振幅は、第1増幅器AP1が増幅した第2同期信号Sy2αの振幅より大きい(第2同期信号Sy2αの振幅<第5同期信号Sy5αの振幅)。
上記のように構成された第5の実施形態においても、上記第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のように構成された第5の実施形態においても、上記第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5の実施形態の変形例1)
次に、上記第5の実施形態の変形例1に係るセンサ装置SDについて説明する。
図12に示すように、センサ装置SDを用いて第2センシング駆動を行ってもよい。第2センシング駆動期間に、検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その際、書込み信号Vselfと同位相の第2同期信号Sy2αで浮動接地線及び第1電極E1を駆動し、書込み信号Vselfと同位相の第5同期信号Sy5αで第3電極E3を駆動する。上記のことから、本変形例1のセンサ装置SDは、上記第2の実施形態のように、第2センシング駆動を実現することができる。
次に、上記第5の実施形態の変形例1に係るセンサ装置SDについて説明する。
図12に示すように、センサ装置SDを用いて第2センシング駆動を行ってもよい。第2センシング駆動期間に、検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その際、書込み信号Vselfと同位相の第2同期信号Sy2αで浮動接地線及び第1電極E1を駆動し、書込み信号Vselfと同位相の第5同期信号Sy5αで第3電極E3を駆動する。上記のことから、本変形例1のセンサ装置SDは、上記第2の実施形態のように、第2センシング駆動を実現することができる。
なお、第5同期信号Sy5αの振幅は、第2同期信号Sy2αの振幅と同一でもよいが、第2同期信号Sy2αの振幅より大きい方が望ましい。上述したように、第3電極E3によるシールド効果を高めることができるためである。
(第5の実施形態の変形例2)
次に、上記第5の実施形態の変形例2に係るセンサ装置SDについて説明する。
図12に示すように、センサ装置SDは、第1センシング駆動するように構成されている。第1センシング駆動期間にて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はセンサ駆動電極として機能する。
次に、上記第5の実施形態の変形例2に係るセンサ装置SDについて説明する。
図12に示すように、センサ装置SDは、第1センシング駆動するように構成されている。第1センシング駆動期間にて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はセンサ駆動電極として機能する。
第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2αではなく、定電圧を浮動接地線及び第1電極E1に与えるように構成されている。浮動接地線及び第1電極E1は固定電位に設定され、例えば系統接地(System GND)と同電位に設定される。第2増幅器AP2は、第3電極E3に第5同期信号Sy5αを与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
これにより、第2電極E2と第3電極E3との間に形成される電界の変化に基づいて検出することができ、いわゆるGesture検出に使用することができる。例えば、第2電極E2の上方における手のひら(入力手段)の動きを検出することができる。本変形例2では、センサ駆動電極は第3電極E3である。第2電極E2から第3方向d3の距離(範囲)であり、入力手段を検出可能な距離(範囲)は、センサ駆動電極が第1電極E1であるHover検出よりも、Gesture検出の方が長い(広い)。
上記のように、Gesture検出の方が、Hover検出より検出可能な距離が長いと言う特徴を有している。一方で、Hover検出の方が、Gesture検出より第1方向d1及び第2方向d2における座標を詳細に検出することができると言う特徴を有している。
なお、第1センシング駆動にてGesture検出する際、上記のように浮動接地線及び第1電極E1を固定電位に設定しなくともよい。例えば、第5同期信号Sy5αの位相を第2同期信号Sy2αの位相の逆に設定し、第3電極E3を駆動してもよい。
なお、第1センシング駆動にてGesture検出する際、上記のように浮動接地線及び第1電極E1を固定電位に設定しなくともよい。例えば、第5同期信号Sy5αの位相を第2同期信号Sy2αの位相の逆に設定し、第3電極E3を駆動してもよい。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図14は、本第6の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図15は、図14に示したパネルPNLを示す平面図である。図15において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2及び第3電極E3に斜線を付している。本第6の実施形態では、上記第4の実施形態との相違点について説明する。
次に、第6の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図14は、本第6の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。図15は、図14に示したパネルPNLを示す平面図である。図15において、第1電極E1にドットパターンを付し、第2電極E2及び第3電極E3に斜線を付している。本第6の実施形態では、上記第4の実施形態との相違点について説明する。
図14及び図15に示すように、第1増幅器AP1の出力端子は、浮動接地線及び第1電極E1に接続されている。
第1回路CI1は、複数の第2増幅器AP2を含んでいる。第1増幅器AP1の入力端子及び複数の第2増幅器AP2の入力端子は、タイミング制御回路TIに電気的に独立して接続されている。複数の第2増幅器AP2は、複数の第3電極E3と一対一で電気的に接続されている。複数の第2増幅器AP2は、第2増幅器AP2a、第2増幅器AP2b、第2増幅器AP2c、及び第2増幅器AP2dを含んでいる。第2増幅器AP2aの出力端子は、第3電極E3aに接続されている。第2増幅器AP2bの出力端子は、第3電極E3bに接続されている。第2増幅器AP2cの出力端子は、第3電極E3cに接続されている。第2増幅器AP2dの出力端子は、第3電極E3dに接続されている。制御回路CCは、第3電極E3a、第3電極E3b、第3電極E3c、及び第3電極E3dを、独立して駆動するように構成されている。
第1回路CI1は、複数の第2増幅器AP2を含んでいる。第1増幅器AP1の入力端子及び複数の第2増幅器AP2の入力端子は、タイミング制御回路TIに電気的に独立して接続されている。複数の第2増幅器AP2は、複数の第3電極E3と一対一で電気的に接続されている。複数の第2増幅器AP2は、第2増幅器AP2a、第2増幅器AP2b、第2増幅器AP2c、及び第2増幅器AP2dを含んでいる。第2増幅器AP2aの出力端子は、第3電極E3aに接続されている。第2増幅器AP2bの出力端子は、第3電極E3bに接続されている。第2増幅器AP2cの出力端子は、第3電極E3cに接続されている。第2増幅器AP2dの出力端子は、第3電極E3dに接続されている。制御回路CCは、第3電極E3a、第3電極E3b、第3電極E3c、及び第3電極E3dを、独立して駆動するように構成されている。
次に、本第6の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。
一方、タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した複数の第5同期信号Sy5であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ複数の第5同期信号Sy5を出力する。第5同期信号Sy5aは第2増幅器AP2aに与えられ、第5同期信号Sy5bは第2増幅器AP2bに与えられ、第5同期信号Sy5cは第2増幅器AP2cに与えられ、第5同期信号Sy5dは第2増幅器AP2dに与えられている。
第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第1電極E1のそれぞれに与える。その際、各々の第2増幅器AP2は、対応する第5同期信号Sy5を増幅し、増幅した第5同期信号を対応する第3電極E3に与える。第2増幅器AP2aは、第5同期信号Sy5aを増幅し、増幅した第5同期信号Sy5aαを第3電極E3aに与える。第2増幅器AP2bは、第5同期信号Sy5bを増幅し、増幅した第5同期信号Sy5bαを第3電極E3bに与える。第2増幅器AP2cは、第5同期信号Sy5cを増幅し、増幅した第5同期信号Sy5cαを第3電極E3cに与える。第2増幅器AP2dは、第5同期信号Sy5dを増幅し、増幅した第5同期信号Sy5dαを第3電極E3dに与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
ここで、各々の第2増幅器AP2が増幅した第5同期信号Sy5aα,Sy5bα,Sy5cα,Sy5dαの振幅は、第2同期信号Sy2αの振幅より大きい。
上記のように構成された第6の実施形態においても、上記第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のように構成された第6の実施形態においても、上記第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第6の実施形態の変形例1)
次に、上記第6の実施形態の変形例1に係るセンサ装置SDについて説明する。
図14に示すように、センサ装置SDを用いて第2センシング駆動を行ってもよい。第2センシング駆動期間に、検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その際、書込み信号Vselfと同位相の第2同期信号Sy2αで浮動接地線及び第1電極E1を駆動し、書込み信号Vselfと同位相の第5同期信号Sy5aα,Sy5bα,Sy5cα,Sy5dαで第3電極E3を駆動する。上記のことから、本変形例1のセンサ装置SDは、上記第2の実施形態のように、第2センシング駆動を実現することができる。
次に、上記第6の実施形態の変形例1に係るセンサ装置SDについて説明する。
図14に示すように、センサ装置SDを用いて第2センシング駆動を行ってもよい。第2センシング駆動期間に、検出回路DCは、第2電極E2に書込み信号Vselfを書込む。その際、書込み信号Vselfと同位相の第2同期信号Sy2αで浮動接地線及び第1電極E1を駆動し、書込み信号Vselfと同位相の第5同期信号Sy5aα,Sy5bα,Sy5cα,Sy5dαで第3電極E3を駆動する。上記のことから、本変形例1のセンサ装置SDは、上記第2の実施形態のように、第2センシング駆動を実現することができる。
なお、各々の第5同期信号Sy5aα,Sy5bα,Sy5cα,Sy5dαの振幅は、第2同期信号Sy2αの振幅と同一でもよいが、第2同期信号Sy2αの振幅より大きい方が望ましい。
(第6の実施形態の変形例2)
次に、上記第6の実施形態の変形例2に係るセンサ装置SDについて説明する。
図14に示すように、センサ装置SDは、第1センシング駆動するように構成されている。第1センシング駆動期間にて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能する。第3電極E3a,E3b,E3c,E3dは順にセンサ駆動電極として機能し、センサ駆動電極として機能していない残りの第3電極はシールド電極として機能する。例えば、第3電極E3aがセンサ駆動電極として機能する期間、残りの第3電極E3b,E3c,E3dはシールド電極として機能する。
次に、上記第6の実施形態の変形例2に係るセンサ装置SDについて説明する。
図14に示すように、センサ装置SDは、第1センシング駆動するように構成されている。第1センシング駆動期間にて、第1電極E1はシールド電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能する。第3電極E3a,E3b,E3c,E3dは順にセンサ駆動電極として機能し、センサ駆動電極として機能していない残りの第3電極はシールド電極として機能する。例えば、第3電極E3aがセンサ駆動電極として機能する期間、残りの第3電極E3b,E3c,E3dはシールド電極として機能する。
第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2αではなく、定電圧を浮動接地線及び第1電極E1に与えるように構成されている。浮動接地線及び第1電極E1は、固定電位に設定され、例えば系統接地(System GND)と同電位に設定される。
第2増幅器AP2a,AP2b,AP2c,AP2dは、シールド電極として機能する第3電極E3に定電圧を与え、シールド電極として機能する第3電極E3を固定電位(例えば系統接地と同電位)に設定する。一方、第2増幅器AP2a,AP2b,AP2c,AP2dは、センサ駆動電極として機能する第3電極E3に第5同期信号を与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
第2増幅器AP2a,AP2b,AP2c,AP2dは、シールド電極として機能する第3電極E3に定電圧を与え、シールド電極として機能する第3電極E3を固定電位(例えば系統接地と同電位)に設定する。一方、第2増幅器AP2a,AP2b,AP2c,AP2dは、センサ駆動電極として機能する第3電極E3に第5同期信号を与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
これにより、第2電極E2と第3電極E3との間に形成される電界の変化に基づいて検出することができ、Gesture検出及びHover検出に使用することができる。上述した第5の実施形態と比較し、入力手段の位置及び高さをより詳細に検出することができる。何故なら、第3電極E3a,E3b,E3c,E3dを同時にセンサ駆動電極として機能させるのではなく、第3電極E3a,E3b,E3c,E3dを順番にセンサ駆動電極として機能させることができるためである。
次に、本変形例2の第1センシング駆動の例について説明する。
図16は、本変形例2に係るセンサ装置SDによる第1センシング駆動を説明するための図であり、パネルPNLを示す断面図である。図16は、第3電極E3aをセンサ駆動電極として機能させ、残りの第3電極E3b,E3c,E3dをシールド電極として機能させる場合のセンサ装置SDの動作に対応している。
図16は、本変形例2に係るセンサ装置SDによる第1センシング駆動を説明するための図であり、パネルPNLを示す断面図である。図16は、第3電極E3aをセンサ駆動電極として機能させ、残りの第3電極E3b,E3c,E3dをシールド電極として機能させる場合のセンサ装置SDの動作に対応している。
図17は、本変形例2に係るセンサ装置SDによる第1センシング駆動を説明するための他の図であり、パネルPNLを示す断面図である。図17は、第3電極E3bをセンサ駆動電極として機能させ、残りの第3電極E3a,E3c,E3dをシールド電極として機能させる場合のセンサ装置SDの動作に対応している。
なお、図16及び図17において、第1位置P1の入力手段を実線で示し、第2位置P2の入力手段を破線で示している。
なお、図16及び図17において、第1位置P1の入力手段を実線で示し、第2位置P2の入力手段を破線で示している。
図18は、本変形例2に係るパネルPNLの位置及び入力手段の位置に対するセンサ信号の変化をグラフで示す図である。本変形例2では、第3電極E3aと第3電極E3bとの間に、第2電極E2a、第2電極E2b、及び第2電極E2cの3個の第2電極E2が第1方向d1に並べられている場合を例に説明する。
図18(a)は、図16に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第1位置P1の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
図18(b)は、図17に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第1位置P1の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
図18(b)は、図17に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第1位置P1の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
図18(c)は、図16に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第2位置P2の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
図18(d)は、図17に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第2位置P2の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
図18(d)は、図17に示したようにパネルPNLを駆動する期間に第2位置P2の入力手段を検出した場合の、第2電極E2a,E2b,E2cに発生したセンサ信号の変化をそれぞれ示している。
まず、第1位置P1の入力手段を検出する第1センシング駆動について説明する。
図16及び図18(a)に示すように、第1位置P1の入力手段は、第3電極E3aと第2電極E2aとの間に形成される電界、及び第3電極E3aと第2電極E2bとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3aと第2電極E2cとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2a,E2bのセンサ信号の強度は、実質的に同一であり、第2電極E2cのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
図16及び図18(a)に示すように、第1位置P1の入力手段は、第3電極E3aと第2電極E2aとの間に形成される電界、及び第3電極E3aと第2電極E2bとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3aと第2電極E2cとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2a,E2bのセンサ信号の強度は、実質的に同一であり、第2電極E2cのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
図17及び図18(b)に示すように、第1位置P1の入力手段は、第3電極E3bと第2電極E2cとの間に形成される電界、及び第3電極E3bと第2電極E2bとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3bと第2電極E2aとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2b,E2cのセンサ信号の強度は、実質的に同一であり、第2電極E2aのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
これにより、図18(a)及び図18(b)の両方データに基づくと、第1位置P1の入力手段が、第2電極E2aの上方に位置し、かつ、高い位置(第2電極E2bから第3方向d3に離れた位置)にあることが分かる。
入力手段と第3電極E3aとの位置、及び入力手段と第2電極E2との位置の関係が変化するため、入力手段の位置及び高さに関する情報を解析することが可能となる。
入力手段と第3電極E3aとの位置、及び入力手段と第2電極E2との位置の関係が変化するため、入力手段の位置及び高さに関する情報を解析することが可能となる。
次に、第2位置P2の入力手段を検出する第1センシング駆動について説明する。
図16及び図18(c)に示すように、第2位置P2の入力手段は、第3電極E3aと第2電極E2aとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3aと第2電極E2bとの間に形成される電界、及び第3電極E3aと第2電極E2cとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2b,E2cのセンサ信号の強度は実質的に同一であり、第2電極E2aのセンサ信号の強度は第2電極E2b,E2cのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
図16及び図18(c)に示すように、第2位置P2の入力手段は、第3電極E3aと第2電極E2aとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3aと第2電極E2bとの間に形成される電界、及び第3電極E3aと第2電極E2cとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2b,E2cのセンサ信号の強度は実質的に同一であり、第2電極E2aのセンサ信号の強度は第2電極E2b,E2cのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
図17及び図18(d)に示すように、第2位置P2の入力手段は、第3電極E3bと第2電極E2cとの間に形成される電界を遮り難いが、第3電極E3bと第2電極E2bとの間に形成される電界、及び第3電極E3bと第2電極E2aとの間に形成される電界を遮り易いことが分かる。そして、第2電極E2a,E2bのセンサ信号の強度は実質的に同一であり、第2電極E2cのセンサ信号の強度は第2電極E2a,E2bのセンサ信号の強度より低くなることが分かる。
これにより、図18(c)及び図18(d)の両方データに基づくと、第2位置P2の入力手段が、第2電極E2aの上方に位置し、かつ、低い位置(第1位置P1より第2電極E2b側)にあることが分かる。
なお、本比較例2にて第1センシング駆動を実施する際、上記のように浮動接地線、第1電極E1、及びシールド電極として機能する第3電極E3を固定電位に設定しなくともよい。例えば、図16の例において、第5同期信号Sy5aαの位相を、第2同期信号Sy2α、及び第5同期信号Sy5bα,Sy5cα,Sy5dαの位相の逆に設定し、第3電極E3を駆動してもよい。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図19は、本第7の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第7の実施形態では、上記第5の実施形態との相違点について説明する。
図19に示すように、第1増幅器AP1の出力端子は、浮動接地線及び全ての第3電極E3に接続されている。第2増幅器AP2の出力端子は、第1電極E1に接続されている。
次に、第7の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図19は、本第7の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第7の実施形態では、上記第5の実施形態との相違点について説明する。
図19に示すように、第1増幅器AP1の出力端子は、浮動接地線及び全ての第3電極E3に接続されている。第2増幅器AP2の出力端子は、第1電極E1に接続されている。
次に、本第7の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。一方、タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第5同期信号Sy5であって、第1同期信号Sy1の極性と同一の極性を持つ第5同期信号Sy5を出力する。第5同期信号Sy5は、第2増幅器AP2に与えられる。
第1センシング駆動期間に、第1出力器OU1は第1同期信号Sy1を出力し、第1同期信号Sy1はアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられる。タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第2同期信号Sy2であって、第1同期信号Sy1の極性を反転させた極性を持つ第2同期信号Sy2を出力する。第2同期信号Sy2は、第1増幅器AP1に与えられる。一方、タイミング制御回路TIは、第1同期信号Sy1に基づいて生成した第5同期信号Sy5であって、第1同期信号Sy1の極性と同一の極性を持つ第5同期信号Sy5を出力する。第5同期信号Sy5は、第2増幅器AP2に与えられる。
第1増幅器AP1は、第2同期信号Sy2を増幅し、増幅した第2同期信号Sy2αを浮動接地線及び第3電極E3のそれぞれに与える。その際、第2増幅器AP2は、第5同期信号Sy5を増幅し、増幅した第5同期信号Sy5αを第1電極E1に与える。その後、検出器INは、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。
次に、本第7の実施形態に係る第1センシング駆動についてより詳細に説明する。図20は、本第7の実施形態に係るセンサ装置SDによる第1センシング駆動を説明するための回路図である。図20には、人間Hと、パネルPNLと、制御回路CCを含む基板(例えば、PCB)BDとの電気的な接続関係を示している。ここでは、入力手段は、人間Hの手(例えば、指)である。
図20に示すように、図中、符号Cは容量であり、符号Rは抵抗であり、符号Zは、系統接地線とEarthとの間のインピーダンスである。容量C3は基板BDのトータルの容量である。容量C2は、第2電極E2と第1電極E1との間の容量である。容量C4は、第1電極E1と系統接地線との間の容量である。電荷量Q1は、容量C1と電圧V1との積(Q1=C1・V1)であり、人間Hとセンサ(パネルPNL)との間の電荷量である。符号V2は、基板BDの起電力である。
制御回路CCには、第3電極E3などを駆動する第1増幅器AP1と、第1電極E1を駆動する第2増幅器AP2と、が存在している。第2増幅器AP2は、容量C4の充放電電流を少なくなるように動作する。系統接地線の電位の変動が小さくなるため、容量C1の充放電電荷量の低下を抑えることができる。
次に、上記第1センシング駆動の比較例について説明する。図21は、図20に示した上記第1センシング駆動の比較例を説明するための回路図である。
図21に示すように、系統接地線とEarthとが同電位である場合、
Z=0であり、
V1=V2となる。
図21に示すように、系統接地線とEarthとが同電位である場合、
Z=0であり、
V1=V2となる。
一方、系統接地線の電位とEarthの電位とが異なる場合、
Z≠0であり、
センサ(パネルPNL)の充放電に応じて容量C3から電荷が供給される。
インピーダンスZに応じた、系統接地線の電位変化が起こる。
容量C2に流す電流量、及びインピーダンスZに応じて、系統接地線の電位変化が決まる。
そのため、系統接地線の電位が下がっている分、容量C1の充放電電荷量は、C1・V2よりも小さくなる。
Z≠0であり、
センサ(パネルPNL)の充放電に応じて容量C3から電荷が供給される。
インピーダンスZに応じた、系統接地線の電位変化が起こる。
容量C2に流す電流量、及びインピーダンスZに応じて、系統接地線の電位変化が決まる。
そのため、系統接地線の電位が下がっている分、容量C1の充放電電荷量は、C1・V2よりも小さくなる。
上記のように構成された第7の実施形態においても、上記第5の実施形態の変形例2と同様の効果を得ることができる。第1増幅器AP1の駆動波形と、第2増幅器AP2の駆動波形とは、逆位相となる。第2電極E2と第1電極E1との間の充放電の電流方向と、第1電極E1と系統接地(System GND)との間の充放電の電流方向とは、逆になるため、系統接地線の電圧の変化が小さくなるものである。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図22は、本第8の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第8の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
図22に示すように、パネルPNLにおいて、第1電極E1はセンサ駆動電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はシールド電極として機能している。本第8の実施形態において、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
次に、第8の実施形態に係るセンサ装置SDについて説明する。図22は、本第8の実施形態に係るセンサ装置SDを示す回路図である。本第8の実施形態では、上記第1の実施形態との相違点について説明する。
図22に示すように、パネルPNLにおいて、第1電極E1はセンサ駆動電極として機能し、第2電極E2は検出電極として機能し、第3電極E3はシールド電極として機能している。本第8の実施形態において、パネルPNLは、第3電極E3無しに構成されてもよい。
検出回路DCは、検出タイミング回路DTをさらに備えている。検出タイミング回路DTは、アイソレータIO2とリセットスイッチSW2との間に接続されている。上述した実施形態では、同期信号は、検出回路DCからアイソレータIO2を介してタイミング制御回路TIに与えられるものであった。しかしながら、本第8の実施形態では、同期信号は、タイミング制御回路TIからアイソレータIO2を介してリセットスイッチSW2に与えられるものである。
次に、本第8の実施形態における第1センシング駆動について説明する。
第1センシング駆動期間に、タイミング制御回路TIは、第6同期信号Sy6と、第6同期信号Sy6の極性を反転させた極性を持つ第7同期信号Sy7と、をそれぞれ出力する。タイミング制御回路TIは第3出力器OU3を有し、第6同期信号Sy6は第3出力器OU3から出力される。第6同期信号Sy6は、アイソレータIO2を介して検出回路DCのリセットスイッチSW2に与えられる。第7同期信号Sy7は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第7同期信号Sy7を増幅し、増幅した第7同期信号Sy7αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第6同期信号Sy6に同期して、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。なお、リセットスイッチSW2のオン/オフは、第6同期信号Sy6に同期している。
上記のように構成された第8の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
第1センシング駆動期間に、タイミング制御回路TIは、第6同期信号Sy6と、第6同期信号Sy6の極性を反転させた極性を持つ第7同期信号Sy7と、をそれぞれ出力する。タイミング制御回路TIは第3出力器OU3を有し、第6同期信号Sy6は第3出力器OU3から出力される。第6同期信号Sy6は、アイソレータIO2を介して検出回路DCのリセットスイッチSW2に与えられる。第7同期信号Sy7は、第1増幅器AP1に与えられる。第1増幅器AP1は、第7同期信号Sy7を増幅し、増幅した第7同期信号Sy7αを浮動接地線、第1電極E1、及び第3電極E3のそれぞれに与える。その後、検出器INは、第6同期信号Sy6に同期して、第2電極E2に発生したセンサ信号の変化を読取る。なお、リセットスイッチSW2のオン/オフは、第6同期信号Sy6に同期している。
上記のように構成された第8の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態に係る表示装置DSPについて説明する。図23は、本第9の実施形態に係る表示装置DSPの構成を示す斜視図である。
図23に示すように、本第9の実施形態において、表示装置DSPは液晶表示装置である。表示装置DSPは、パネルPNL、パネルPNLを駆動する駆動ICチップIC1、静電容量型のセンサSE、センサSEを駆動する駆動ICチップIC2、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,FPC2,FPC3などを備えている。本第9の実施形態において、パネルPNLは、表示パネルとして、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。表示装置DSPは、上述した複数のセンサ装置SDのうち何れか一のセンサ装置SDを備えている。
次に、第9の実施形態に係る表示装置DSPについて説明する。図23は、本第9の実施形態に係る表示装置DSPの構成を示す斜視図である。
図23に示すように、本第9の実施形態において、表示装置DSPは液晶表示装置である。表示装置DSPは、パネルPNL、パネルPNLを駆動する駆動ICチップIC1、静電容量型のセンサSE、センサSEを駆動する駆動ICチップIC2、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,FPC2,FPC3などを備えている。本第9の実施形態において、パネルPNLは、表示パネルとして、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。表示装置DSPは、上述した複数のセンサ装置SDのうち何れか一のセンサ装置SDを備えている。
パネルPNLは、平板状の第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向配置された平板状の第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に挟持された表示機能層としての液晶層(後述する液晶層LI)と、を備えている。なお、本実施形態において、第1基板SUB1をアレイ基板と、第2基板SUB2を対向基板と、それぞれ言い換えることができる。パネルPNLは、画像を表示する表示領域(アクティブエリア)DAを備えている。このパネルPNLは、バックライトユニットBLからのバックライトを選択的に透過することで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型の液晶表示パネルである。なお、パネルPNLは、透過表示機能に加えて、外光を選択的に反射することで画像を表示する反射表示機能を備えた半透過型の液晶表示パネルであってもよい。
バックライトユニットBLは、第1基板SUB1の背面側に配置されている。このようなバックライトユニットBLとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。なお、パネルPNLが反射表示機能のみを備えた反射型である場合には、バックライトユニットBLは省略される。
センサSEは、複数の検出電極Rxを備えている。これらの検出電極Rxは、例えばパネルPNLの画像を表示する画面側の外面の上方に設けられている。このため、検出電極Rxは、第2基板SUB2に接していてもよく、又は第2基板SUB2から離れて位置していてもよい。本実施形態において、検出電極Rxは第2基板SUB2の外面に接している。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。また、図示した例では、各検出電極Rxは、実質的に第1方向d1に延出し、第1方向d1に交差する第2方向d2に並んでいる。なお、各検出電極Rxは、第2方向d2に延出し第1方向d1に並んでいてもよいし、島状に形成され第1方向d1及び第2方向d2にマトリクス状に配置されていてもよい。
駆動部としての駆動ICチップIC1は、パネルPNLの第1基板SUB1上に搭載されている。フレキシブル配線基板FPC1は、パネルPNLと制御モジュールCMとを接続している。フレキシブル配線基板FPC2は、センサSEの検出電極Rxと制御モジュールCMとを接続している。駆動部としての駆動ICチップIC2は、制御モジュールCM上に搭載されている。フレキシブル配線基板FPC3は、バックライトユニットBLと制御モジュールCMとを接続している。
駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、フレキシブル配線基板FPC2などを介して接続されている。例えば、フレキシブル配線基板FPC2が第1基板SUB1上に接続された分岐部FPCBを有している場合、駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、分岐部FPCB及び第1基板SUB1上の配線を介して接続されていてもよい。また、駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、フレキシブル配線基板FPC1及びFPC2を介して接続されていてもよい。
図24は、上記表示装置DSPの基本構成及び等価回路を示す図である。
図24に示すように、表示装置DSPは、パネルPNLなどに加えて、表示領域DAの外側の非表示領域NDAに位置した駆動ICチップIC1、ゲート線駆動回路GDCなどを備えている。本実施形態において、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SDC及び共通電極駆動回路CDCを備えている。なお、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SDC及び共通電極駆動回路CDCの少なくとも一部を備えていてもよい。非表示領域NDAの形状は、表示領域DAを囲む額縁状(矩形枠状)である。
図24に示すように、表示装置DSPは、パネルPNLなどに加えて、表示領域DAの外側の非表示領域NDAに位置した駆動ICチップIC1、ゲート線駆動回路GDCなどを備えている。本実施形態において、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SDC及び共通電極駆動回路CDCを備えている。なお、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SDC及び共通電極駆動回路CDCの少なくとも一部を備えていてもよい。非表示領域NDAの形状は、表示領域DAを囲む額縁状(矩形枠状)である。
パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数の画素PXを備えている。複数の画素PXは、第1方向d1及び第2方向d2にマトリクス状に設けられ、m×n個配置されている(但し、m及びnは正の整数である)。また、パネルPNLは、表示領域DAにおいて、n本のゲート線G(G1〜Gn)、m本のソース線S(S1〜Sm)、共通電極CEなどを備えている。
ゲート線Gは、第1方向d1に略直線的に延出し、表示領域DAの外側に引き出され、ゲート線駆動回路GDCに接続されている。また、ゲート線Gは、第2方向d2に間隔を置いて並べられている。ソース線Sは、第2方向d2に略直線的に延出し、表示領域DAの外側に引き出され、ソース線駆動回路SDCに接続されている。また、ソース線Sは、第1方向d1に間隔を置いて並べられ、ゲート線Gと交差している。なお、ゲート線G及びソース線Sは、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、それらの一部が屈曲していてもよい。共通電極CEは、表示領域DA内に設けられ、共通電極駆動回路CDCに電気的に接続されている。この共通電極CEは、複数の画素PXで共用されている。共通電極CEの詳細については後述する。
図25は、図24に示した画素PXを示す等価回路図である。
図25に示すように、各画素PXは、画素スイッチング素子PSW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LIなどを備えている。画素スイッチング素子PSWは、例えば薄膜トランジスタで形成されている。画素スイッチング素子PSWは、ゲート線G及びソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチング素子PSW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、画素スイッチング素子PSWの半導体層は、例えば、ポリシリコンによって形成されているが、アモルファス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。画素電極PEは、画素スイッチング素子PSWに電気的に接続されている。画素電極PEは、共通電極CEと対向している。共通電極CE、絶縁膜及び画素電極PEは、保持容量CSを形成している。
図25に示すように、各画素PXは、画素スイッチング素子PSW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LIなどを備えている。画素スイッチング素子PSWは、例えば薄膜トランジスタで形成されている。画素スイッチング素子PSWは、ゲート線G及びソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチング素子PSW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、画素スイッチング素子PSWの半導体層は、例えば、ポリシリコンによって形成されているが、アモルファス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。画素電極PEは、画素スイッチング素子PSWに電気的に接続されている。画素電極PEは、共通電極CEと対向している。共通電極CE、絶縁膜及び画素電極PEは、保持容量CSを形成している。
図26は、表示装置DSPの一部の構造を示す断面図である。
すなわち、表示装置DSPは、上述したパネルPNL及びバックライトユニットBLに加えて、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2なども備えている。なお、図示したパネルPNLは、表示モードとしてFFS(Fringe Field Switching)モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していてもよい。例えば、パネルPNLは、FFSモードなど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てもよい。横電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PE及び共通電極CEの双方が備えられた構成が適用可能である。
すなわち、表示装置DSPは、上述したパネルPNL及びバックライトユニットBLに加えて、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2なども備えている。なお、図示したパネルPNLは、表示モードとしてFFS(Fringe Field Switching)モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していてもよい。例えば、パネルPNLは、FFSモードなど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てもよい。横電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PE及び共通電極CEの双方が備えられた構成が適用可能である。
又は、パネルPNLは、TN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、VA(Vertical Aligned)モードなどの主として基板主面に略垂直な縦電界を利用するモードに対応した構成を有していてもよい。縦電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PEが備えられ、第2基板SUB2に共通電極CEが備えられた構成が適用可能である。なお、ここでの基板主面とは、互いに直交する第1方向d1と第2方向d2とで規定される平面と平行な面である。
パネルPNLは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、及び液晶層LIを備えている。第1基板SUB1と第2基板SUB2とは所定の間隙を形成した状態で貼り合わされている。液晶層LIは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間の間隙に封入されている。
第1基板SUB1は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。第1基板SUB1は、第1絶縁基板10の第2基板SUB2に対向する側に、ソース線S、共通電極CE、画素電極PE、第1絶縁層11、第2絶縁層12、第3絶縁層13、第1配向膜AL1などを備えている。
第1絶縁層11は、第1絶縁基板10の上に配置されている。なお、詳述しないが、本実施形態では、例えばトップゲート構造の画素スイッチング素子が適用されている。このような実施形態では、第1絶縁層11は、第3方向d3に積層された複数の絶縁層を含んでいる。例えば、第1絶縁層11は、第1絶縁基板10と画素スイッチング素子の半導体層との間に介在するアンダーコート層、半導体層とゲート電極との間に介在するゲート絶縁層、ゲート電極とソース・ドレイン電極との間に介在する層間絶縁層などの各種絶縁層を含んでいる。ゲート配線は、ゲート電極と同様に、ゲート絶縁層と層間絶縁層との間に配置されている。ソース線Sは、第1絶縁層11の上に形成されている。また、画素スイッチング素子のソース電極やドレイン電極なども第1絶縁層11の上に形成されている。図示した例では、ソース線Sは、第2方向d2に延出している。
第2絶縁層12は、ソース線S及び第1絶縁層11の上に配置されている。共通電極CEは、第2絶縁層12の上に形成されている。このような共通電極CEは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの透明な導電材料によって形成されている。なお、図示した例では、共通電極CEの上に金属層MLが形成され、共通電極CEを低抵抗化しているが、金属層MLは省略してもよい。
第3絶縁層13は、共通電極CE及び第2絶縁層12の上に配置されている。画素電極PEは、第3絶縁層13の上に形成されている。各画素電極PEは、隣接するソース線Sの間にそれぞれ位置し、共通電極CEと対向している。また、各画素電極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。このような画素電極PEは、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。第1配向膜AL1は、画素電極PE及び第3絶縁層13を覆っている。
一方、第2基板SUB2は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第2絶縁基板20を用いて形成されている。第2基板SUB2は、第2絶縁基板20の第1基板SUB1に対向する側に、ブラックマトリクスBM、カラーフィルタCFR,CFG,CFB、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
ブラックマトリクスBMは、第2絶縁基板20の内面に形成され、各画素を区画している。カラーフィルタCFR,CFG,CFBは、それぞれ第2絶縁基板20の内面に形成され、それらの一部がブラックマトリクスBMに重なっている。カラーフィルタCFRは、赤色画素に配置された赤色カラーフィルタであり、赤色の樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタCFGは、緑色画素に配置された緑色カラーフィルタであり、緑色の樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタCFBは、青色画素に配置された青色カラーフィルタであり、青色の樹脂材料によって形成されている。
図示した例は、カラー画像を構成する最小単位である単位画素が赤色画素、緑色画素、及び、青色画素の3個の色画素によって構成された場合に相当する。但し、単位画素は、上記の3個の色画素の組み合わせによるものに限らない。例えば、単位画素は、赤色画素、緑色画素、青色画素に加えて、白色画素の4個の色画素によって構成されてもよい。この場合、白色あるいは透明のカラーフィルタが白色画素に配置されてもよいし、白色画素のカラーフィルタそのものを省略してもよい。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFR、CFG、CFBを覆っている。オーバーコート層OCは、透明な樹脂材料によって形成されている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。
検出電極Rxは、第2絶縁基板20の外面の上方に形成されている。この検出電極Rxの詳細な構造については後述する。また、ここでは、簡略化して図示しており、後述するリード線Lの図示を省略している。この実施形態において、検出電極Rxは、導電材料として、例えば金属によって形成されている。なお、検出電極Rxは、ITO、IZOなどの透明な導電材料によって形成されていてもよく、又は、金属(例えば、金属線)と透明な導電材料(例えば、透明な導電層)との組合せ(集合体)によって形成されていてもよい。各検出電極Rxは、第3絶縁層13、第1配向膜AL1、液晶層LI、第2配向膜AL2、オーバーコート層OC、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、第2絶縁基板20といった誘電体を介して共通電極CEと対向している。
第1光学素子OD1は、第1絶縁基板10とバックライトユニットBLとの間に配置されている。第2光学素子OD2は、検出電極Rxの上方に配置されている。第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいてもよい。第1光学素子OD1に含まれる偏光板の吸収軸は、第2光学素子OD2に含まれる偏光板の吸収軸と互いに直交している。また、この例では、表示装置DSPの入力面は第2光学素子OD2の表面である。表示装置DSPは入力面への入力手段による入力情報などを検出することができる。
次に、本実施形態の表示装置DSPが備える静電容量型のセンサSEについて説明する。図27は、本実施形態に係るパネルPNL及びフレキシブル配線基板FPC2を示す平面図である。図27において、上記駆動ICチップIC1の図示を省略しているが、上述したように共通電極駆動回路CDCは駆動ICチップIC1に設けられている。
図27に示すように、本実施形態のセンサSEは、第1基板SUB1側の共通電極CE、並びに第2基板SUB2側の検出電極Rx、リード線L、及び接続線LCを備えている。つまり、共通電極CEは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極として機能する。
図27に示すように、本実施形態のセンサSEは、第1基板SUB1側の共通電極CE、並びに第2基板SUB2側の検出電極Rx、リード線L、及び接続線LCを備えている。つまり、共通電極CEは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極として機能する。
共通電極CE及び検出電極Rxは、表示領域DAに配置されている。図示した例では、共通電極CEは、表示領域DAにおいて、それぞれ第1方向d1に間隔を置いて並び、第2方向d2に略直線的に延出し、帯状に形成された複数の分割電極Cを備えている。複数の分割電極Cのうち、表示領域DA内で第1方向d1にて最も外側に位置する分割電極Cはリード線Lと対向する一側縁を有し、上記一側縁は表示領域DAの外周縁と平面的に重なっている。
なお、本実施形態において、平面的とは、パネルPNLを平面視した状態をいう。すなわち、平面的とは、表示面の法線方向からパネルPNLをみたときの状態(図23における第3方向d3の逆方向からパネルPNLをみたときの状態)をいう。このため、「平面的に」を「第3方向d3の逆方向からパネルPNLをみた状態において」と言い換えることができる。
なお、本実施形態において、平面的とは、パネルPNLを平面視した状態をいう。すなわち、平面的とは、表示面の法線方向からパネルPNLをみたときの状態(図23における第3方向d3の逆方向からパネルPNLをみたときの状態)をいう。このため、「平面的に」を「第3方向d3の逆方向からパネルPNLをみた状態において」と言い換えることができる。
本実施形態において、表示領域DAは矩形状であり、複数のリード線Lは第2基板SUB2の非表示領域NDAに位置し、各分割電極Cの上辺は表示領域DAの上側の縁と平面的に重なり、各分割電極Cの下辺は表示領域DAの下側の縁と平面的に重なり、複数の分割電極Cのうちの両端の各分割電極Cのリード線Lと対向する一側縁は、表示領域DAの外周縁と平面的に重なっている。
検出電極Rxは、表示領域DAにおいて、それぞれ第2方向d2に間隔をおいて並び、第1方向d1に略直線的に延出している。つまり、ここでは、検出電極Rxは、分割電極Cと交差する方向に延出している。検出電極Rxは、複数の金属線で形成されている。共通電極CE(第2方向d2に延在する複数の分割電極C)と第1方向d1に延在する複数の検出電極Rxとは、上記の通り、各種誘電体を挟んで対向している。
なお、分割電極Cの個数、サイズ、及び形状は特に限定されるものではなく種々変更可能である。また、共通電極CEは、後述する例のように、第2方向d2に間隔を置いて並び、第1方向d1に略直線的に延出していてもよい。さらには、共通電極CEは、分割されることなく、表示領域DAにおいて連続的に形成された単個の平板電極であってもよい。
リード線Lは、非表示領域NDA内にて第2基板SUB2の上方に設けられている。接続線LCは、第2基板SUB2の上方に設けられ、リード線Lと検出電極Rxとを接続している。この実施形態において、接続線LCは、第1方向d1に延出している。リード線Lは、接続線LCを介して検出電極Rxと一対一で電気的に接続されている。リード線Lの各々は、検出電極Rxに発生したセンサ信号の変化をフレキシブル配線基板FPC2側に出力する。
表示装置DSPは、さらに、非表示領域NDAに配置された共通電極駆動回路CDCを備えている。分割電極Cのそれぞれは、共通電極駆動回路CDCに電気的に接続されている。
表示装置DSPは、さらに、非表示領域NDAに配置された共通電極駆動回路CDCを備えている。分割電極Cのそれぞれは、共通電極駆動回路CDCに電気的に接続されている。
フレキシブル配線基板FPC2は、非表示領域NDAにて、第2基板SUB2の上方に配置されたOLB(Outer Lead Bonding)パッド群に接続されている。OLBパッド群の各パッドは、リード線L及び接続線LCを経由して検出電極Rxに電気的に接続されている。この実施形態において、検出電極Rxだけでなく、接続線LC及びリード線Lも、導電材料としての金属によって形成されている。
本第9の実施形態において、共通電極CEは上記第1電極E1に相当し、検出電極Rxは上記第2電極E2に相当している。第3絶縁層13、オーバーコート層OC、カラーフィルタCFR,CFG,CFB、及び第2絶縁基板20は、それぞれ上記絶縁層INSに相当している。制御モジュールCM及び駆動ICチップIC2は、上記制御回路CCに相当している。駆動ICチップIC2は、上記検出回路DCに相当している。
共通電極CEは、上記第1電極E1に相当している。検出電極Rxは、上記第2電極E2に相当している。本第9の実施形態において、第3電極E3を図示していないが、表示装置DSPは、第3電極E3を備えていてもよく、第3電極E3を備えていなくともよい。
表示領域DAは上記第1領域A1と一致し、非表示領域NDAは上記第2領域A2と一致している。但し、表示領域DAは上記第1領域A1と一致していなくともよく、また、非表示領域NDAは上記第2領域A2と一致していなくともよい。
ゲート線駆動回路GDC、駆動ICチップIC1、駆動ICチップIC2、制御モジュールCMなどの集合体は、上記制御回路CCに相当している。駆動ICチップIC1は、第3回路として機能している。
ゲート線駆動回路GDC、駆動ICチップIC1、駆動ICチップIC2、制御モジュールCMなどの集合体は、上記制御回路CCに相当している。駆動ICチップIC1は、第3回路として機能している。
本第9の実施形態の表示装置DSPは、共通電極CE、画素電極PE、液晶層LIなどを用い、表示駆動を行うことができる。画像を表示する表示駆動期間に、共通電極駆動回路CDCは、共通電極CEに対して、コモン電圧を与える。ソース線駆動回路SDCは、画素電極PEに画像信号(例えば、映像信号)を与える。
また、表示装置DSPは、共通電極CE、検出電極Rxなどを用い、第1センシング駆動期間に第1センシング駆動を行ったり、第2センシング駆動期間に第2センシング駆動を行ったり、することができる。例えば、第1センシング駆動期間に、制御モジュールCMは、共通電極CEに対して、分岐部FPCB、駆動ICチップIC1などを介して第2同期信号Sy2αなどの同期信号を与えることができる。
上記のように構成された第9の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記のように構成された第9の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
上述した第9の実施形態では、表示装置として、液晶表示装置を例に開示した。しかし、上述した実施形態は、有機EL(electroluminescent)表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパ型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置に適用可能である。また、上述した実施形態は、中小型の表示装置から大型の表示装置まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
SD…センサ装置、PNL…パネル、INS…絶縁層、SU1…第1主面、
SU2…第2主面、E1…第1電極、E2,E2a,E2b,E2c…第2電極、
E3,E3a,E3bc,E3d…第3電極、CC…制御回路、CI1…第1回路、
AP1…第1増幅器、AP2,AP2a,AP2b,AP2c,AP2d…第2増幅器、
TI…タイミング制御回路、OU3…第3出力器、CI2…第2回路、DC…検出回路、
IN…検出器、AMP…演算増幅器、Cfb…コンデンサ、SW2…リセットスイッチ、
OU1…第1出力器、OU2…第2出力器、DT…検出タイミング回路、
DSP…表示装置、SUB1…第1基板、G…ゲート線、S…ソース線、
CE…共通電極、13…第3絶縁層、PE…画素電極、SUB2…第2基板、
20…第2絶縁基板、CFR,CFG,CFB…カラーフィルタ、
OC…オーバーコート層、Rx…検出電極、LI…液晶層、PX…画素、
PSW…画素スイッチング素子、CM…制御モジュール、GDC…ゲート線駆動回路、
IC1…駆動ICチップ、SDC…ソース線駆動回路、CDC…共通電極駆動回路、
IC2…駆動ICチップ、Sy…同期信号、A1…第1領域、A2…第2領域、
DA…表示領域、NDA…非表示領域、d1…第1方向、d2…第2方向、
d3…第3方向。
SU2…第2主面、E1…第1電極、E2,E2a,E2b,E2c…第2電極、
E3,E3a,E3bc,E3d…第3電極、CC…制御回路、CI1…第1回路、
AP1…第1増幅器、AP2,AP2a,AP2b,AP2c,AP2d…第2増幅器、
TI…タイミング制御回路、OU3…第3出力器、CI2…第2回路、DC…検出回路、
IN…検出器、AMP…演算増幅器、Cfb…コンデンサ、SW2…リセットスイッチ、
OU1…第1出力器、OU2…第2出力器、DT…検出タイミング回路、
DSP…表示装置、SUB1…第1基板、G…ゲート線、S…ソース線、
CE…共通電極、13…第3絶縁層、PE…画素電極、SUB2…第2基板、
20…第2絶縁基板、CFR,CFG,CFB…カラーフィルタ、
OC…オーバーコート層、Rx…検出電極、LI…液晶層、PX…画素、
PSW…画素スイッチング素子、CM…制御モジュール、GDC…ゲート線駆動回路、
IC1…駆動ICチップ、SDC…ソース線駆動回路、CDC…共通電極駆動回路、
IC2…駆動ICチップ、Sy…同期信号、A1…第1領域、A2…第2領域、
DA…表示領域、NDA…非表示領域、d1…第1方向、d2…第2方向、
d3…第3方向。
Claims (13)
- 絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、
タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備え、
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有し、
第1センシング駆動期間に、
前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、
前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、
前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、
前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る、
センサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第1センシング駆動期間に、
前記第1増幅器は、増幅した前記第2同期信号を前記第3電極にさらに与える、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記検出回路は、第2出力器をさらに有し、
第2センシング駆動期間に、
前記第2出力器は、第3同期信号を出力し、
前記タイミング制御回路は、前記第3同期信号に基づいて生成した第4同期信号であって、前記第3同期信号の極性と同一の極性を持つ前記第4同期信号を出力し、
前記第1増幅器は、前記第4同期信号を増幅し、増幅した前記第4同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、
前記検出回路は、前記第2電極に書込み信号を書込み、
前記検出器は、前記書込み信号の変化であって前記第2電極に発生したセンサ信号を読取る、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第2センシング駆動期間に、
前記第1増幅器は、増幅した前記第4同期信号を前記第3電極にさらに与える、
請求項3に記載のセンサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第1回路は、第2増幅器をさらに含み、
前記第1センシング駆動期間に、
前記第2増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記第3電極に与え、
前記第2増幅器が増幅した前記第2同期信号の振幅は、前記第1増幅器が増幅した前記第2同期信号の振幅より大きい、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第1回路は、第2増幅器をさらに含み、
前記第1センシング駆動期間に、
前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した第5同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第5同期信号を出力し、
前記第2増幅器は、前記第5同期信号を増幅し、増幅した前記第5同期信号を前記第3電極に与え、
前記第2増幅器が増幅した前記第5同期信号の振幅は、前記第1増幅器が増幅した前記第2同期信号の振幅より大きい、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられ互いに電気的に絶縁された複数の第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記複数の第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、前記第2領域に沿って互いに間隔を置いて配置され、
前記第1回路は、前記複数の第3電極と一対一で電気的に接続された複数の第2増幅器をさらに含み、
前記第1センシング駆動期間に、
前記タイミング制御回路は、前記第1同期信号に基づいて生成した複数の第5同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記複数の第5同期信号を出力し、
各々の前記第2増幅器は、対応する前記第5同期信号を増幅し、増幅した前記第5同期信号を対応する前記第3電極に与え、
各々の前記第2増幅器が増幅した前記第5同期信号の振幅は、前記第1増幅器が増幅した前記第2同期信号の振幅より大きい、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極と、を有するパネルと、
タイミング制御回路、第1増幅器、及び第2増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備え、
前記第1電極及び第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第1出力器と、を有し、
第1センシング駆動期間に、
前記第1出力器は、第1同期信号を出力し、
前記タイミング制御回路は、
前記第1同期信号に基づいて生成した第2同期信号であって、前記第1同期信号の極性を反転させた極性を持つ前記第2同期信号を出力し、
前記第1同期信号に基づいて生成した第5同期信号であって、前記第1同期信号の極性と同一の極性を持つ前記第5同期信号を出力し、
前記第1増幅器は、前記第2同期信号を増幅し、増幅した前記第2同期信号を前記浮動接地線及び前記第3電極のそれぞれに与え、
前記第2増幅器は、前記第5同期信号を増幅し、増幅した前記第5同期信号を前記第1電極に与え、
前記検出器は、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る、
センサ装置。 - 絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、
タイミング制御回路及び第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備え、
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器を有し、
第1センシング駆動期間に、
前記タイミング制御回路は、第6同期信号と、前記第6同期信号の極性を反転させた極性を持つ第7同期信号と、をそれぞれ出力し、
前記第1増幅器は、前記第7同期信号を増幅し、増幅した前記第7同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、
前記検出器は、前記第6同期信号に同期して、前記第2電極に発生したセンサ信号の変化を読取る、
センサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第1センシング駆動期間に、
前記第1増幅器は、増幅した前記第7同期信号を前記第3電極にさらに与える、
請求項9に記載のセンサ装置。 - 絶縁層と、前記絶縁層の第1主面側に設けられた第1電極と、前記絶縁層の第1主面とは反対の第2主面側に設けられ前記第1電極とともに前記絶縁層を挟んだ第2電極と、を有するパネルと、
第1増幅器を含む第1回路と、浮動接地線に接続された検出回路を含み前記第1回路から電気的に隔離された第2回路と、を有する制御回路と、を備え、
前記検出回路は、前記第2電極に電気的に接続された検出器と、第2出力器と、を有し、
第2センシング駆動期間に、
前記第2出力器は、第3同期信号を出力し、
前記第1増幅器は、前記第3同期信号を増幅し、増幅した前記第3同期信号を前記浮動接地線及び前記第1電極のそれぞれに与え、
前記検出回路は、前記第2電極に書込み信号を書込み、
前記検出器は、前記書込み信号の変化であって前記第2電極に発生したセンサ信号を読取る、
センサ装置。 - 前記パネルは、前記絶縁層の前記第2主面側に設けられた第3電極をさらに有し、
前記第1電極及び前記第2電極は、第1領域に位置し、
前記第3電極は、前記第1領域の外側の第2領域に位置し、
前記第2センシング駆動期間に、
前記第1増幅器は、増幅した前記第3同期信号を前記第3電極にさらに与える、
請求項11に記載のセンサ装置。 - 請求項1乃至12の何れか1項に記載のセンサ装置を備え、
前記パネルは、画素電極と、表示機能層と、をさらに備えた表示パネルであり、
前記制御回路は、第3回路をさらに有し、
画像を表示する表示駆動期間に、前記第3回路は、
前記第1電極にコモン電圧を与え、
前記画素電極に画像信号を与える、
表示装置。
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