CN102597931A - 带触摸传感器的显示器装置和使用它的电子设备、以及带触摸传感器的显示器模块的控制电路 - Google Patents

Abstract

多个传感器电极（10）被形成在与显示屏（8）相重叠的区域，其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化。另外，靠近传感器用电极对（12）被用透明电极形成在与显示屏相重叠的区域。静电电容检测电路（20）检测与用户的接触相应的多个传感器电极（10）各自的静电电容的变化，检测用户所接触的位置。靠近检测电路（30）检测靠近传感器用电极对（12）之间的电场的与用户的靠近相应的变化，来检测用户对显示屏的靠近。静电电容检测电路（20）被构成为其至少一部分能切换工作状态和非工作状态，这一部分以由靠近检测电路（30）检测到用户的靠近为契机从非工作状态转移到工作状态。

Description

带触摸传感器的显示器装置和使用它的电子设备、以及带触摸传感器的显示器模块的控制电路

技术领域

本发明涉及带触摸传感器的显示器装置。

背景技术

近年来，以计算机、便携式电话终端、PDA（Personal DigitalAssistants：个人数字助理）为代表的电子设备中有的设有触摸传感器（也称触摸板或轨迹板），能够通过手指接触来操作电子设备。

触摸传感器主要可大致分为静电电容方式和电阻膜方式。静电电容方式的静电传感器具有被配置在X轴方向上的多个传感器电极、被配置在Y轴方向上的多个传感器电极、以及检测各传感器电极的静电电容的检测电路。传感器电极与其周围间所形成的静电电容响应用户的接触而变化。检测电路通过判定因用户的接触而静电电容发生变化的传感器电极，来判定用户所触摸的位置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－325858号公报

专利文献2：日本特表2003－511799号公报

专利文献3：美国专利第5825352A1号说明书

专利文献4：日本特开2007－013432号公报

专利文献5：日本特开平11－232034号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在重视待机时的耗电的电池驱动型的便携式设备中，要求进行设计使得耗电高的器件仅在需要时工作。触摸传感器从其工作原理来讲需要常时监视传感器电极的静电电容，故消耗电流容易变大，被要求减少消耗电流。

作为用于减少触摸传感器的耗电的一个方案，是与机械性的开关相组合。即基于机械性的开关的状态，实现触摸传感器的检测电路的待机状态与工作状态的切换。但若追加这样的开关，则又会损害触摸传感器所具有的薄型化（小型化）、高设计性这样的优点。

此外，作为触摸传感器自身的低耗电化的方案，也提议有间歇地进行多个传感器电极各自的静电电容的检测的方法。在该方法中，停止期间和检测期间被交替反复，越延长停止期间就越能降低耗电，但相应地会出现传感器的响应性降低这样的问题，故该方案的低耗电化是有限度的。

本发明是鉴于这样的课题而设计的，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种减少耗电的触摸传感器。

用于解决课题的手段

本发明的一个方案涉及显示器装置。显示器装置具有带触摸传感器的显示器模块、静电电容检测电路、以及靠近检测电路。带触摸传感器的显示器模块包括显示屏、多个传感器电极、以及靠近传感器用电极对，其中，所述多个传感器电极被形成在与显示屏相重叠的区域，且其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化，所述靠近传感器用电极对包括用透明电极形成在与显示屏相重叠的区域的产生电场用电极和电场检测用电极。静电电容检测电路检测与用户的接触相应的多个传感器电极各自的静电电容的变化，检测用户所接触的位置。靠近检测电路检测靠近传感器用电极对之间的电场的与用户靠近相应的变化，来检测用户对显示屏的靠近。静电电容检测电路被构成为其至少一部分能切换工作状态和非工作状态。静电电容检测电路的一部分以由靠近检测电路检测到用户的靠近为契机从非工作状态转移到工作状态。

靠近传感器用电极对和靠近检测电路形成电场式靠近传感器。该电场式靠近传感器的耗电比传感器电极和静电电容检测电路所形成的触摸传感器的耗电低。因此，通过用电场式靠近传感器检测用户的手指或笔（以下简称为用户）对显示器的靠近，在有靠近时使触摸传感器工作，与常时地使触摸传感器工作的情况相比能够减少耗电。另外，由于靠近传感器用电极对被与显示屏相重叠地设置，所以与在显示屏的周边设置靠近检测用的机械性开关、或者在显示屏周边设置靠近传感器用电极对的情况相比，能够使安装显示器装置的设备的尺寸小型化。

显示屏可以被分割成多个区域。可以是靠近传感器用电极对按多个区域分别而设，靠近检测电路被构成为对各区域分别检测有无用户的靠近。静电电容检测电路可以对与检测到靠近的区域相对应的传感器电极执行静电电容的检测处理。或者，静电电容检测电路可以包含对多个区域分别而设的能独立切换工作状态和非工作状态的多个部分。静电电容检测电路的各部分可以分别根据多个区域各自的靠近传感器用电极对的电场的变化，来切换工作状态和非工作状态。

通过针对多个区域分别切换静电电容检测电路的工作、非工作，能够进一步高效地减少耗电。

显示屏可以被分割成2行2列的4个区域。可以是产生电场用电极被设置在4个区域的中央，电场检测用电极被设置在4个区域各自的、与产生电场用电极相对的顶点附近。

本发明的另一方案是电子设备。该电子设备具有上述任一种方案的显示器装置。该电子设备能够延长电池的驱动时间，并且能实现小型化。

本发明的再一个方案涉及带触摸传感器的显示器模块的控制电路。

显示器模块包括：显示屏；多个传感器电极，被形成在与显示屏相重叠的区域，且其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化；以及靠近传感器用电极对，包括用透明电极形成在与显示屏相重叠的区域的产生电场用电极和电场检测用电极，并且被构成为在两个电极之间形成电场。控制电路具有静电电容检测电路，检测多个传感器电极各自的静电电容的变化，来检测用户所接触的位置，并且被构成为其至少一部分能切换工作状态和非工作状态。静电电容检测电路与靠近检测电路相连接，该靠近检测电路通过监视靠近传感器用电极对之间所形成的电场的变化，来检测用户对显示屏的靠近。静电电容检测电路的一部分以由靠近检测电路检测到用户的靠近为契机从非工作状态转移到工作状态。

通过该方案，能够减少触摸传感器的耗电。

本发明的再一个方案涉及带触摸传感器的显示器模块。该显示器模块包括显示屏、多个传感器电极及靠近传感器用电极对，其中，所述多个传感器电极被形成在与显示屏相重叠的区域，且其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化，所述靠近传感器用电极对包括用透明电极形成在与显示屏相重叠的区域的产生电场用电极和电场检测用电极。

通过该方案，由于靠近传感器用电极对被与显示屏相重叠地设置，所以与在显示屏的周边设置靠近检测用的机械性开关、或者在显示屏周边设置靠近传感器用电极对的情况相比，能够使电子设备的尺寸小型化。

另外，将以上构成要素任意组合的方案、或者将本发明的表现形式在方法、装置等间变换后的方案，作为本发明的实施方式也是有效的。

发明的效果

通过本发明的一个方案，能够减少带触摸传感器的显示器装置的耗电。

附图说明

图1是表示具有实施方式的显示器装置的电子设备整体构成的功能块图。

图2的（a）、（b）是表示图1的显示器装置和比较技术的显示器装置各自的消耗电流的时序图。

图3的（a）、（b）是图1的电子设备和比较技术的电子设备各自的外观图。

图4是表示变形例的显示器装置的构成的图。

图5是表示图4的显示器装置中的检测信号与控制信号的关系的表。

具体实施方式

下面基于优选实施方式，参照附图来说明本发明。对各附图中所示的相同或等同的构成要素、部件、处理赋予相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，实施方式只是例示，并非限定发明，实施方式中所记载的所有特征或其组合，并非就是发明的本质内容。

在本说明书中，所谓“部件A与部件B相连接的状态”，除部件A与部件B物理地直接连接的情形外，还包括部件A与部件B经由不影响电连接状态的其它部件间接连接的情形。

同样，所谓“部件C被设置在部件A与部件B之间的状态”，除部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情形外，还包括经由不影响电连接状态的其它部件间接相连接的情形。

图1是表示具有实施方式的显示器装置的电子设备整体构成的功能块图。电子设备1是便携式电话终端、PDA、数字照相机、数字摄像机、笔记本型PC（Personal Computer）等电池驱动型设备，具有显示器装置4和DSP40。显示器装置4是液晶显示器、有机EL显示器、或者等离子显示器等，向用户以图像的方式提示各种各样的信息。DSP40综合地控制电子设备1整体，并进行各种各样的信号处理。

显示器装置4是具有触摸传感器功能的触摸屏，兼具作为显示器的功能和作为输入装置的功能。若用户用手指或笔接触或者按压显示器装置4的表面，则显示器装置4判定接触点的坐标、接触点的轨迹、或者它们的组合（也称手势）。

显示器装置4具有静电电容传感器型的触摸传感器。触摸传感器耗电较大，所以在电池驱动型器件中会影响驱动时间。下面说明能延长电子设备1的驱动时间的、并且／或者、能使电子设备1小型化的技术。

显示器装置4具有显示器模块6、静电电容检测电路20、靠近检测电路30。静电电容检测电路20也被称作触摸屏控制IC。

显示器模块6具有显示屏8、多个传感器电极10、靠近传感器用电极对12。

显示屏8是液晶屏、有机EL屏等，由来自未图示的源极驱动器（数据驱动器）和未图示的栅极驱动器（扫描驱动器）的信号驱动。传感器电极10和静电电容检测电路20形成触摸传感器，靠近传感器用电极对12和靠近检测电路30形成非接触的电场型靠近传感器。

多个传感器电极10被形成在显示屏8的上表面的与其显示区域相重叠的区域。各传感器电极10与其周围间形成静电电容，根据用户的接触状态，传感器电极10的位置发生变化，从而静电电容发生变化。

靠近传感器用电极对12包括产生电场用电极12a和电场检测用电极12b。产生电场用电极12a和电场检测用电极12b分别被形成在显示屏8的上表面的与其显示区域相重叠的区域。根据来自后述的靠近检测电路30的信号，在产生电场用电极12a与电场检测用电极12b之间形成电场。当用户的手指或笔靠近显示屏8的表面时，电场会发生紊乱。

关于产生电场用电极12a和电场检测用电极12b的配置，虽有后述那样的变形例，但例如可以是产生电场用电极12a沿显示屏8的第1边形成，电场检测用电极12b沿与显示屏8的第1边相对的第2边形成。

多个传感器电极10和靠近传感器用电极对12由ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）等透明电极形成，以使得不妨碍显示屏8上所显示的影像、图像的可见性。传感器电极10和靠近传感器用电极对12可以被形成在相同布线层，也可以被形成在不同布线层。

传感器电极10和靠近传感器用电极对12的再上面形成透明的保护层。

显示屏8中设有产生电场用电极端子P1、电场检测用电极端子P2、以及按列而设的多个传感器电极端子P3x和按行而设的多个传感器电极端子P3y。

多个传感器电极10被分类为X电极10x（黑点）和Y电极10y（白点）。相同列的X电极10x被共连起来，并与对应的列的传感器电极端子P3x相连接。相同行的Y电极10y也被共连起来，并与对应的行的传感器电极端子P3y相连接。

产生电场用电极端子P1与产生电场用电极12a相连接，电场检测用电极端子P2与电场检测用电极12b相连接。

以上是实施方式的显示屏8的构成。

静电电容检测电路20与多个传感器电极端子P3x、P3y相连接。

静电电容检测电路20的至少一部分被构成为能切换工作状态φON和非工作状态φOFF。静电电容检测电路20的一部分在被输入到使能端子EN的使能信号EN为有效（assert）（高电平）时成为工作状态φON，在该使能信号EN为无效（低电平）时成为非工作状态φOFF（待机状态）。在工作状态φON下，静电电容检测电路20检测因用户的接触而发生的多个传感器电极10各自的静电电容的变化，检测用户所接触的位置（接触位置）。静电电容检测电路20依次扫描多个X电极，监视它们的电容变化。同样，静电电容检测电路20依次扫描多个Y电极，监视它们的电容变化。静电电容检测电路20采用公知技术即可，其构成并不特别限定。静电电容检测电路20向DSP40输出表示各传感器电极10的电容或电容变化的检测信号S1。DSP40基于检测信号S1来判定接触位置的X坐标和Y坐标，或者识别手势输入。

在非工作状态φOFF下，静电电容检测电路20停止传感器电极10的扫描。在此期间，静电电容检测电路20的耗电变得非常小。

靠近检测电路30与产生电场用电极端子P1和电场检测用电极端子P2相连接。靠近检测电路30的构成也不特别限定，采用公知技术即可。例如靠近检测电路30具有对产生电场用电极端子P1提供交流的驱动信号的驱动器、和检测电场检测用电极12b的电状态的灵敏放大器（Sense Amplifier）。通过驱动器的驱动，在产生电场用电极12a与电场检测用电极12b之间产生电场。然后，通过监视电场检测用电极12b的电状态，来检测用户的靠近所引起的电场紊乱。靠近检测电路30和静电电容检测电路20可以被形成为不同的芯片，也可以被形成为一个芯片。

表示电场的状态的信号S2被输入到DSP40。DSP40基于检测信号S2来检测用户的手指或笔的靠近。DSP40在用户未靠近时使给静电电容检测电路20的使能信号EN无效。在使能信号EN被无效的期间，触摸传感器的功能停止。DSP40在检测到用户靠近时，使使能信号EN有效，使静电电容检测电路20从非工作状态转移到工作状态。此外，给静电电容检测电路20的使能信号EN也可以不由DSP40生成，而是由靠近检测电路30生成。

以上是电子设备1的构成。接下来说明其动作。

图2的（a）、（b）是表示图1的显示器装置和比较技术的显示器装置各自的消耗电流Idd的时序图。为明确本实施方式的效果，先参照图2的（b）说明比较技术。

在比较技术中，静电电容检测电路能够切换间歇模式φ1和连续模式φ2。静电电容检测电路20内置有定时器电路，在间歇模式φ1下，以预定的占空比时分地反复执行工作状态φON和非工作状态φOFF预定个周期。在工作状态φON下，因静电电容检测电路20而消耗较大的电流，在非工作状态φOFF下，消耗电流减少。非工作状态φOFF下的消耗电流主要是静电电容检测电路的定时器电路所消耗的。在间歇模式φ1下，当检测到用户的接触时，转移到连续模式φ2。在连续模式φ2下，由于持续地监视传感器电极10的静电电容，故耗电持续较大。

接着参照图2的（a），说明实施方式的显示器装置的工作。一开始，静电电容检测电路20处于非工作状态φOFF（待机状态）。在此期间，靠近检测电路30工作，监视有无用户手指靠近。当在时刻t1检测到手指靠近时，使能信号EN被置为有效，静电电容检测电路20的一部分以检测到靠近为契机从非工作状态φOFF转移到工作状态φON，触摸传感器开始发挥功能。

以上是图1的显示器装置4的工作。在时刻t0以前，静电电容检测电路20的消耗电流实质上为零，取而代之地，靠近检测电路30在消耗电流。靠近检测电路30的消耗电流与静电电容检测电路20的工作状态φON下的消耗电流相比足够低，故与图2的（b）所示的比较技术相比，能大幅削减总的消耗电流。

图3的（a）、（b）是图1的电子设备1和比较技术的电子设备1各自的例示性的外观图。在图3的（b）所示的比较技术的电子设备1中，靠近传感器的靠近传感器用电极对12被设置在印刷基板上的与显示屏8相邻的区域。在该构成中，需要使虚线所示的壳体2的尺寸比显示器的尺寸大。或者，能够设置于某尺寸的壳体2中的显示器的尺寸就要变小。即使使用光学式的器件作为靠近传感器，也还是要将光学传感器配置在壳体的边框部分，故会出现同样的问题。

与此不同，在实施方式的电子设备1中，能够将壳体2的尺寸如图3的（a）所示那样缩小到与显示屏8的尺寸相同程度。即，能够实现窄边框化。或者，可以使能设置于某尺寸的壳体2中的显示器的尺寸与图3的（b）的结构相比大型化。

以上基于实施方式说明了本发明。该实施方式仅是例示，其各构成要素和各处理过程、以及它们的组合可以存在各种各样的变形例。下面说明这样的变形例。

在实施方式中，说明了将靠近传感器用电极对12配置在显示屏8的两端的情况，但本发明不限于此。

图4是表示变形例的显示器装置4a的构成的图。在图4中省略了多个传感器电极。在图4的显示器装置4a中，显示屏8被分割成多个区域。该分割是假想的，并非实际分割显示屏8。例如显示屏8被分割成2行2列的4个区域R1～R4。4个靠近传感器用电极对121～124分别被设置在区域R1～R4中。

4个靠近传感器用电极对121～124可以共用产生电场用电极12a。此时，产生电场用电极12a设置在4个区域R1～R4的中央较好。另外，电场检测用电极12b1～12b4可以分别被设置在4个区域R1～R4各自的、与产生电场用电极12a相对的顶点附近。

靠近检测电路30a利用4个靠近传感器用电极对121～124，针对4个区域R1～R4分别判定是否有用户的手指靠近。驱动器32对产生电场用电极12a提供驱动信号。灵敏放大器341～344分别监视电场检测用电极12b1～12b4的电状态。灵敏放大器341～344生成表示各区域R1～R4有无靠近的检测信号S21～S24。

静电电容检测电路20a仅针对被检测到靠近的区域附近所对应的传感器电极执行静电电容的检测处理。对其它传感器电极跳过检测处理。

具体来说，静电电容检测电路20a包括分别与多个区域R1～R4相对应、且能独立地切换工作状态和非工作状态的多个处理单元Ux1、Ux2、Uy1、Uy2。处理单元Ux1与形成于区域R1和R3的多个X电极10x相连接，检测它们的静电电容。处理单元Ux2与形成于区域R2和R4的多个X电极10x相连接，检测它们的静电电容。处理单元Uy1与形成于区域R1和R2的多个Y电极10y相连接，检测它们的静电电容。处理单元Uy2与形成于区域R3和R4的多个Y电极10y相连接，检测它们的静电电容。

静电电容检测电路20a的各处理单元Ux1、Ux2、Uy1、Uy2分别被构成为能够根据有无向对应区域的靠近而切换工作状态和非工作状态。具体来说，各处理单元Ux1、Ux2、Uy1、Uy2分别对应于自己所被输入的控制信号EN1～EN4地切换工作和非工作状态。控制部22接收检测信号S21～S24，分别基于其而生成对处理单元Ux1、Ux2、Uy1、Uy2的控制信号EN1～EN4，来控制各处理单元的状态。例如控制信号EN1为"1"时，处理单元Ux1成为工作状态。图5是表示检测信号S21～S24与控制信号EN1～EN4的关系的表。控制部22中存储有图5的表。

即，控制部22在某区域检测到靠近时，使与属于该区域的传感器电极对应的处理单元成为工作状态。例如在检测到区域R1有靠近时，处理单元Ux1和Uy1成为工作状态，其余处理单元Ux2和Uy2处于非工作状态。

在图1的显示器装置4中，在工作状态φON下需要进行显示屏8整体的传感器电极10的检测处理。与此不同，通过图4的显示器装置4a，在工作状态φON下成为检测对象的传感器电极10被限定于用户手指所靠近的区域中的传感器电极，故能进一步减少消耗电流。

另外，通过如图4那样配置4个靠近传感器用电极对121～124，使其共用一个产生电场用电极12a，向产生电场用电极12a提供驱动信号的驱动器32只要一个就够了，具有能简化电路和信号处理的优点。

此外，在图4中说明了将显示屏8分割成4个区域的場合，但分割数并不特别限定，可以是任意数。

基于实施方式说明了本发明，但显然实施方式仅是表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明思想的范围内，显然实施方式中可以有多种变形例或配置的变更。

标号说明

1…电子设备、2…壳体、4…显示器装置、6…显示器模块、8…显示屏、10…传感器电极、12…靠近传感器用电极对、12a…产生电场用电极、12b…电场检测用电极、P1…产生电场用电极端子、P2…电场检测用电极端子、P3…传感器电极端子、20…静电电容检测电路、30…靠近检测电路、40…DSP。

工业可利用性

本发明能够用于显示器装置。

Claims (10)

1.一种带触摸传感器的显示器装置，其特征在于，包括：

带触摸传感器的显示器模块，包含显示屏、多个传感器电极及靠近传感器用电极对，其中，所述多个传感器电极被形成在与上述显示屏相重叠的区域，且其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化，所述靠近传感器用电极对包括用透明电极形成在上述与显示屏相重叠的区域的产生电场用电极和电场检测用电极；

静电电容检测电路，检测与用户的接触相应的上述多个传感器电极各自的静电电容的变化，检测用户所接触的位置；以及

靠近检测电路，检测上述靠近传感器用电极对之间的电场的与用户靠近相应的变化，来检测用户对上述显示屏的靠近，

其中，上述静电电容检测电路被构成为其至少一部分能切换工作状态和非工作状态，上述一部分以由上述靠近检测电路检测到用户的靠近为契机从非工作状态转移到工作状态。

2.如权利要求1所述的带触摸传感器的显示器装置，其特征在于，

上述显示屏被分割成多个区域，上述靠近传感器用电极对按上述多个区域分别而设，上述靠近检测电路被构成为对各区域分别检测有无用户的靠近，

上述静电电容检测电路对与检测到靠近的区域相对应的传感器电极执行静电电容的检测处理。

3.如权利要求2所述的带触摸传感器的显示器装置，其特征在于，

上述显示屏被分割成2行2列的4个区域，上述产生电场用电极被设置在4个区域的中央，上述电场检测用电极被设置在上述4个区域各自的、与产生电场用电极相对的顶点附近。

4.如权利要求1所述的带触摸传感器的显示器装置，其特征在于，

上述产生电场用电极被沿上述显示屏的第1边形成，

上述电场检测用电极被沿上述显示屏的与上述第1边相对的第2边形成。

5.一种电子设备，其特征在于，

具有权利要求1至4的任一项所述的带触摸传感器的显示器装置。

6.一种带触摸传感器的显示器模块的控制电路，其特征在于，

上述显示器模块包括：

显示屏；

多个传感器电极，被形成在与上述显示屏相重叠的区域，且其各自的静电电容根据用户的接触状态而变化；以及

靠近传感器用电极对，包括用透明电极形成在上述与显示屏相重叠的区域的产生电场用电极和电场检测用电极，并且被构成为在两个电极之间形成电场，

上述控制电路具有静电电容检测电路，检测上述多个传感器电极各自的静电电容的变化，来检测用户所接触的位置，并且被构成为其至少一部分能切换工作状态和非工作状态，

上述静电电容检测电路与靠近检测电路相连接，该靠近检测电路通过监视上述靠近传感器用电极对之间所形成的电场的变化，来检测用户对上述显示屏的靠近，

上述静电电容检测电路的上述一部分以由上述靠近检测电路检测到用户的靠近为契机从非工作状态转移到工作状态。

7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，

上述显示屏被分割成多个区域，上述靠近传感器用电极对按上述多个区域分别而设，上述靠近检测电路被构成为对各区域分别检测有无用户的靠近，

上述静电电容检测电路对与检测到靠近的区域相对应的传感器电极执行静电电容的检测处理。

8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

上述显示屏被分割成2行2列的4个区域，上述产生电场用电极被设置在4个区域的中央，上述电场检测用电极被设置在上述4个区域各自的、与产生电场用电极相对的顶点附近。

9.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，

上述产生电场用电极被沿上述显示屏的第1边形成，

上述电场检测用电极被沿上述显示屏的与上述第1边相对的第2边形成。

10.一种电子设备，其特征在于，

具有权利要求6至9的任一项所述的控制电路。

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