JP5980157B2 - タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
1.実施形態(タッチ検出機能付き表示装置)
1−1.実施形態1
1−2.実施形態2
1−3.実施形態3
2.適用例(電子機器)
上記実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置が電子機器に適用されている例
3.本開示の構成
[構成例]
(全体構成例)
図1は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示デバイス10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、ソースセレクタ部13Sと、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出部40とを備えている。このタッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示デバイス10がタッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス20と静電容量型のタッチ検出デバイス30とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス20の上に、静電容量型のタッチ検出デバイス30を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。
タッチ検出デバイス30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Vdetを出力する。図1〜図6を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、静電容量型タッチ検出の基本原理を説明するため、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指が接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触または近接した状態を表す説明図である。図5は、図4に示す指が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
図7は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図7に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、後述する画素基板2(TFT基板21)と、フレキシブルプリント基板Tとを備えている。画素基板2(TFT基板21)は、COG(Chip On Glass)19を搭載し、上述した液晶表示デバイスの表示領域Adと、額縁Gdとが形成されている。COG19は、TFT基板21に実装されたICドライバのチップであり、図1に示した制御部11、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。本実施形態では、上述したソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sは、TFT基板21上に形成されている。ソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sは、COG19に内蔵されていてもよい。また、駆動電極ドライバ14の一部である、駆動電極走査部14A、14Bは、TFT基板21に形成されている。また、ゲートドライバ12は、ゲートドライバ12A、12Bとして、TFT基板21に形成されている。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、COG19に駆動電極走査部14A、14B、ゲートドライバ12などの回路を内蔵してもよい。
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。図8は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。図9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。図10は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配列を表す回路図である。
画素基板2は、TFT基板21上に、表示領域Adと、インターフェース(I/F)及びタイミングジェネレータの機能を備えるCOG19と、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12B及びソースドライバ13とを備えている。上述した図7に示すフレキシブルプリント基板Tは、図7に示すCOG19として配置された図9に示すCOG19への外部信号またはCOG19を駆動する駆動電力を伝送する。画素基板2は、透明絶縁基板(例えばガラス基板)のTFT基板21の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリックス状(行列状)に多数配置されてなる表示領域Adと、ソースドライバ(水平駆動回路)13と、ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bと、を備えている。ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bは、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bとして、表示領域Adを挟むように配置されている。
図16は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置における符号分割選択駆動の動作の一例を説明する説明図である。図16に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、駆動電極ドライバ14が、選択駆動電極ブロックBknの4つの駆動電極ブロックTx1、Tx2、Tx3、Tx4を同時選択して所定の符号に基づいて位相が決められたタッチ用駆動信号VcomACを供給する。例えば、所定の符号は、下記式(1)の正方行列で定義され、正方行列の次数は選択駆動電極ブロックBknの駆動電極ブロックTx1、Tx2、Tx3、Tx4の数である4になる。下記式(1)の正方行列の対角成分「−1」は、当該正方行列の対角成分以外の成分「1」と異なる。駆動電極ドライバ14は、下記式(1)の正方行列に基づいて、正方行列の対角成分以外の成分「1」に対応する上述した交流矩形波Sgの位相と、正方行列の対角成分「−1」に対応する上述した交流矩形波Sgの位相とは、反転するように、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。また、符号「−1」は、符号「1」とは位相が異なるように決められたタッチ用駆動信号VcomACを供給する符号である。
そこで、実施形態1に係る駆動電極走査部14A(14B)は、電源配線の数、2以上の駆動電極ブロックを同時選択する場合、駆動電極ドライバ14は、上述した式(1)の正方行列で定義される所定の符号に基づいて位相が決められたタッチ用駆動信号を選択された当該駆動電極にそれぞれ供給する。図17は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの駆動信号生成部を示すブロック図である。駆動信号生成部14Qは、高レベル電圧生成部61と、低レベル電圧生成部62と、バッファ63、64、66と、スイッチング回路65とを備えている。
次に、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1について説明する。図20は、実施形態2に係る駆動電極ドライバを示すブロック図である。図21は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置のタイミング波形例を示す説明図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図20及び図21は、駆動電極走査部14A側の構成を説明するが、駆動電極走査部14Bの構成も同様である。
次に、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1について説明する。図23は、実施形態3に係る駆動電極ドライバを示すブロック図である。図24は、実施形態3に係る駆動電極走査部の制御信号の一例を示す説明図である。図25は、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置のタイミング波形例を示す説明図である。図26は、実施形態3に係る第1走査信号出力回路を示すブロック図である。図27は、実施形態3に係る第2走査信号出力回路を示すブロック図である。図28は、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出動作を示すフローチャートである。図29は、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置の駆動回路を示すブロック図である。図23から図26は、第1ゲートドライバ12A側の駆動電極ドライバを説明するが、第2ゲートドライバ12Bの構成も同様である。
次に、図33〜図45を参照して、実施形態及び変形例で説明したタッチ検出機能付き表示装置1の適用例について説明する。図33〜図45は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1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、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1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33に示す電子機器は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及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、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図34及び図35に示す電子機器は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるデジタルカメラである。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及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図36に示す電子機器は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1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531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図37に示す電子機器は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有しており、表示部543は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図38〜図44に示す電子機器は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用される携帯電話機である。この携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。そのディスプレイ554またはサブディスプレイ555は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図45に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体561の表面に表示部562を有している。この表示部562は、実施形態1、2、3及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1である。
また、本開示は、以下の構成をとることもできる。
前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設される電源配線と、
前記制御装置の選択信号により、前記電源配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の駆動電極走査部と、を備え、
前記駆動電極走査部が前記電源配線の数以上の前記駆動電極を同時選択する場合、前記制御装置は、所定の符号に基づいて位相が決められたタッチ用駆動信号を選択された当該駆動電極にそれぞれ供給する、タッチ検出機能付き表示装置。
前記第1走査信号出力回路で選択された複数の駆動電極に、前記タッチ用駆動信号を印加するため、前記タッチ用駆動信号の位相を決定する走査信号を出力する第2走査信号出力回路と、
を備える、前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
前記第2走査信号出力回路の少なくとも1つは、前記所定の符号に基づいて、所定の波形の位相を変更する、前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
前記第2走査信号出力回路は、所定の符号に基づいて、前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に繰り返し前記タッチ用駆動信号を生成する、前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
10 タッチ検出機能付き表示デバイス
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
20 液晶表示デバイス
21 TFT基板
22 画素電極
30 タッチ検出デバイス
31 ガラス基板
32 カラーフィルタ
35 偏光板
40 タッチ検出部
42 タッチ検出信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 検出タイミング制御部
51 走査制御部
52 タッチ検出走査部
53 駆動部
54 論理積回路
61 高レベル電圧生成部
62 低レベル電圧生成部
VcomAC 駆動信号
VcomDC 表示用駆動電圧
COML 駆動電極
TDL タッチ検出電極
Vdet タッチ検出信号
Claims (10)
- 基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、
前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設される電源配線と、
前記制御装置の選択信号により、前記電源配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の駆動電極走査部と、を備え、
前記駆動電極走査部が前記電源配線の数以上の前記駆動電極を同時選択する場合、前記制御装置は、所定の符号に基づいて位相が決められたタッチ用駆動信号を選択された当該駆動電極にそれぞれ供給する、タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極走査部は、前記駆動電極を同時選択する第1走査信号出力回路と、
前記第1走査信号出力回路で選択された複数の駆動電極に、前記タッチ用駆動信号を印加するため、前記タッチ用駆動信号の位相を決定する走査信号を出力する第2走査信号出力回路と、
を備える、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記電源配線は、所定の電圧を供給する第1電源配線と、所定の波形を有する電圧を供給する第2電源配線と、を備え、
前記第2走査信号出力回路の少なくとも1つは、前記所定の符号に基づいて、所定の波形の位相を変更する、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記電源配線は、第1電圧を供給する第1電源配線と、第2電圧を供給する第2電源配線と、を備え、
前記第2走査信号出力回路は、所定の符号に基づいて、前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に繰り返し前記タッチ用駆動信号を生成する、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1走査信号出力回路及び前記第2走査信号出力回路は、シフトレジスタを含み、前記選択信号の転送に応じて前記駆動電極を所定本数毎に選択する、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1走査信号出力回路及び前記第2走査信号出力回路は、デコーダを含み、前記選択信号に含まれる入力コードの組み合わせを判定し該当する出力し、前記駆動電極を所定本数毎に選択する、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記制御装置は、前記駆動電極走査部が選択していない駆動電極に対して、電位を固定しないフローティング状態にする、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記制御装置は、前記駆動電極走査部が前記電源配線の数以上の前記駆動電極を同時選択する場合と、前記駆動電極走査部が前記電源配線の数より少ない前記駆動電極を選択する場合とを切り換える、請求項1又は6に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記制御装置は、前記電源配線から前記表示用駆動電圧を前記駆動電極に供給し、前記表示用駆動電圧の供給と時間をずらして、前記タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 外部近接物体を検出可能なタッチ検出機能付き表示装置を備える電子機器であって、
前記タッチ検出機能付き表示装置は、
基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、
前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
前記表示領域に画像を表示する画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設される電源配線と、
前記制御装置の選択信号により、前記電源配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の駆動電極走査部と、を備え、
前記駆動電極走査部が前記電源配線の数以上の前記駆動電極を同時選択する場合、前記制御装置は、所定の符号に基づいて多重化処理されたタッチ用駆動信号を選択された当該駆動電極にそれぞれ供給する、
電子機器。
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