CN106933435B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够实现检测特性的提高的带触摸检测功能的显示装置。显示装置,包括:像素阵列,具有配置为矩阵状的多个像素;多条信号线,配置于像素阵列的各列,并向配置在对应的列上的多个像素供给图像信号;以及多个驱动电极,在像素阵列中以彼此平行的方式而配置,在进行图像显示时,向多个像素供给驱动信号,当使用磁场来检测外部接近物体时,使磁场产生的线圈时钟信号(CLK)被供给至配置于像素阵列中的第一驱动电极(TLX(n‑2)),并通过在俯视观察中与第一驱动电极交叉的第二驱动电极(TLY(n‑2)~TLY(n+1))来检测来自外部接近物体的磁场。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置,尤其涉及能够检测外部接近物体的带触摸检测功能的显示装置。
背景技术
近年来,称为所谓的触摸面板的能够检测外部接近物体的触摸检测装置一直受到关注。将触摸面板安装于显示装置例如液晶显示装置上或与液晶显示装置一体化来作为带触摸检测功能的显示装置而被提供。
具有一种能够使用例如笔来作为外部接近物体的触摸面板。通过将使用笔成为可能,从而能够例如指定较小的区域或进行手写文字的输入。检测由笔进行触摸的技术多种多样。作为多种技术之一,存在一种电磁感应方式。该电磁感应方式能够实现高精度、高笔压检测精度,还能够实现外部接近物体从触摸面板表面上分开的悬停检测功能,因此作为检测由笔进行触摸的技术是很权威的技术。
使用了电磁感应方式的触摸检测的技术已记载于例如专利文献1~3中。
另外,具有一种能够进行作为外部接近物体的手指等的检测的触摸检测装置。在这种情况下,由于检测对象与笔不同,因此作为检测触摸的技术,采用了与电磁感应方式不同的方式。例如,存在有检测由于手指等的触摸而产生的光学变化、电阻值的变化、或者电场变化的方式。在这些方式之中,检测电场变化的方式具有例如使用静电电容的静电电容方式。该静电电容方式由于具有比较简单的构造且耗电低,因此一直被用于便携式信息终端等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开平10-49301号公报
专利文献2:日本专利特开2005-352572号公报
专利文献3:日本专利特开2006-163745号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
作为电磁感应方式,具有如下的方式:将线圈和电容安装于笔中,在触摸面板上产生磁场,将磁场能量储存到安装于笔的电容中,从而在触摸面板上检测出。在为该方式的情况下,需要可在触摸面板上产生磁场且接收来自笔的磁场能量的传感器板。为了实现带触摸检测功能的显示装置,如果安装传感器板,则导致带触摸检测功能的显示装置的价格(生产成本)上升。另外,在为静电电容方式的情况下,在触摸面板上还需要用于检测静电电容的变化的静电用电极。因此,导致价格上升。
本申请发明人们认为电磁感应方式适合于由笔进行触摸的检测,而静电电容方式适合于由手指进行触摸的检测。另外,为了抑制价格的上升,考虑到通过显示装置的层(layer)来实现以电磁感应方式使用的触摸面板与以静电电容方式使用的触摸面板。在这种情况下,考虑到通过显示装置的层来构成的布线如果与传感器板相比较,则电阻值变高且寄生电容也变大、检测特性变差。
在专利文献1~3中记载有使用了电磁感应方式的触摸检测装置。然而,能够进行由笔进行触摸的检测与由手指进行触摸的检测两者的技术既未记载,也缺乏认识。
本发明的目的在于,提供能够实现检测特性的提高的带触摸检测功能的显示装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一方面所涉及的显示装置包括:像素阵列,具有配置为矩阵状的多个像素;多条信号线,配置于像素阵列的各列,并向配置在对应的列上的多个像素供给图像信号;以及多个驱动电极,在像素阵列中以彼此平行的方式而配置,当进行图像显示时,向多个像素供给驱动信号。当使用磁场来检测外部接近物体时,使磁场产生的磁场驱动信号被供给至配置于像素阵列中的第一布线,并通过在俯视观察中与第一布线交叉的第二布线来检测来自外部接近物体的磁场。
在将磁场驱动信号供给到第一布线而产生了磁场之后使用同一第一布线来检测来自外部接近物体的磁场的情况下,即使停止磁场驱动信号的供给,由于第一布线的电阻值以及第一布线的寄生电容,则第一布线上的电压也在不断变化。因此,要求使检测来自外部接近物体的磁场的定时延迟。与此相反,由于使用与第一布线不同的第二布线来检测来自外部接近物体的磁场,因此不要求使检测的定时延迟。因此,能够防止检测触摸的检测时间变长,能够实现检测特性的提高。另外,虽然来自外部接近物体的磁场随时间流逝而变弱,但由于不要求使检测的定时延迟,因此使检测强磁场成为可能,从而还能够实现检测精度的提高,且能够实现检测特性的提高。
另外,另一方面所涉及的显示装置包括:第一玻璃基板,具有第一主面;液晶层,透射率根据电位而变化;第二玻璃基板,具有第一主面、和隔着液晶层而与第一玻璃基板的第一主面相对的第二主面。在此,在第一玻璃基板的第一主面配置有多条信号线与多个驱动电极。在俯视观察时,多条信号线在第一玻璃基板的第一主面上彼此平行,并向第一方向延伸,并且多个驱动电极在俯视观察时,在第一玻璃基板的第一主面上彼此平行,并与多条信号线电气分离。另外,第二玻璃基板的第一主面配置有多个检测电极。在俯视观察时,多个检测电极配置为在第二玻璃基板的第一主面上彼此平行并与多个驱动电极交叉。
而且,显示装置还包括:驱动电路,当使用磁场来检测外部接近物体时,向由多个驱动电极中的多个第一驱动电极构成的第一线圈供给驱动信号;以及检测电路,当使用磁场来检测外部接近物体时,检测由多个检测电极中的多个第一检测电极构成的第二线圈中的信号变化。
与配置于第一玻璃基板的第一主面上的布线(信号线以及驱动电极)相比,配置于第二玻璃基板的第一主面上的布线(检测电极)少。因此,配置于第二玻璃基板的第一主面上的检测电极与其它布线之间的寄生电容变小。由此,可以防止由来自外部接近物体的磁场引起的第二线圈中的信号变化发生劣化。另外,驱动电极通过例如辅助电极而可使合成电阻变小,因此使在第一玻璃基板的第一主面上产生强磁场成为可能。
由于通过第一线圈而能够产生强磁场,并能够降低第二线圈中的信号变化的劣化,因此谋求检测特性的提高成为可能。
附图说明
图1为示出具有显示装置的电子装置与笔的关系的说明图。
图2的(A)~(D)为示出电磁感应方式的原理的说明图。
图3的(A)和(B)为示出显示装置的构成的俯视图及截面图。
图4的(A)~(C)为示出静电电容方式的原理的说明图。
图5为示出实施方式一所涉及的显示装置的构成的框图。
图6为示出安装了实施方式一所涉及的显示装置的模块的构成的俯视图。
图7为示出实施方式一所涉及的显示装置的构造的截面图。
图8为示出实施方式一所涉及的显示装置的显示区域的构成的电路图。
图9为示出实施方式一所涉及的显示装置的磁场触摸检测时的构成的框图。
图10为示出实施方式一所涉及的显示装置的电场触摸检测时的构成的框图。
图11为示出实施方式一所涉及的显示装置的磁场触摸检测时的构成的框图。
图12为示出实施方式一所涉及的显示装置的电场触摸检测时的构成的框图。
图13为示出实施方式一所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图14的(A)和(B)为图13中示出的平面上的B-B’截面及C-C’截面的截面图。
图15的(A)和(B)为示出实施方式一所涉及的显示装置中的检测电极的构成的俯视图。
图16的(A)和(B)为示出实施方式一的变形例所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图17为实施方式一的变形例所涉及的显示装置的俯视图。
图18的(A)和(B)为示出实施方式一的变形例所涉及的显示装置的部分平面的俯视图及截面图。
图19为示出实施方式二所涉及的显示装置的构成的框图。
图20为示出实施方式二所涉及的显示装置中的信号线选择器及切换电路的构成的电路图。
图21为示出实施方式二所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图22为示出实施方式二所涉及的显示装置中的切换电路的构成的电路图。
图23为示出实施方式二所涉及的显示装置中的切换驱动电路的构成的电路图。
图24为示出实施方式二所涉及的显示装置中的检测控制电路的构成的框图。
图25为示出实施方式二所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图26为示出实施方式二所涉及的显示装置中的切换放大电路的构成的电路图。
图27为示出实施方式二所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图28的(A)和(B)为图27中的E-E’截面及F-F’截面的截面图。
图29的(A)~(G)为示出实施方式二所涉及的显示装置的动作的波形图。
图30的(A)~(C)为说明实施方式二所涉及的磁场触摸检测的说明图。
图31为示出实施方式三所涉及的显示装置的构成的俯视图。
图32为示出实施方式三所涉及的显示装置中的信号线的配置的俯视图。
图33为示出实施方式三所涉及的显示装置中的检测电极的配置的俯视图。
图34为示出实施方式四所涉及的显示装置中的切换控制驱动电路的构成的电路图。
图35为示出实施方式四所涉及的显示装置中的切换控制驱动电路的构成的电路图。
具体实施方式
以下,对本发明的各实施方式,一面参照附图,一面说明。此外,公开仅不过是一个例子,在本领域普通技术人员中对保持发明的主旨的适当变更能够容易想到的内容应当是本发明的范围中所含有的内容。另外,为了使说明更加明确,附图有时与实际的形态相比而对各部的宽度、厚度、形状等示意性地表示,但仅不过是一个例子,并非限定本发明的解释。
并且,在本说明书和各图中,有时关于出现过的图而在与前面已述的图同样的成分上标注同一符号,并适当省略详细的说明。
作为带触摸检测功能的显示装置,以下的说明将带触摸检测功能的液晶显示装置作为例子来阐述。但是,并不限定于此,也能适用于带触摸检测功能的OLED显示装置。
(实施方式一)
在实施方式一中,提供能够检测由笔进行触摸与由手指进行触摸两者的带触摸检测功能的液晶显示装置(在本说明书中也仅称为液晶显示装置或显示装置)。首先,对检测由笔进行触摸的基本原理以及检测由手指进行触摸的基本原理进行说明。
<电磁感应方式的基本原理>
由笔进行触摸的检测采用了电磁感应方式,因而说明电磁感应方式的基本原理。图1为示意性示出具有显示装置的电子装置与笔的关系的说明图。另外,图2为说明电磁感应方式的原理的说明图。
在图1中,电子装置具有:收纳于金属罩中的液晶显示装置1、导光板以及磁性薄片。在该图中,示意性示出了液晶显示装置1的截面。即,液晶显示装置1包括:TFT(ThinFilm Transistor:薄膜晶体管)玻璃基板(第一基板、第一玻璃基板)TGB和层叠于该TFT玻璃基板TGB上的传感器层、彩色滤光片以及CF(Color Filter:彩色滤光片)玻璃基板(第二基板、第二玻璃基板)CGB。通过形成于TFT玻璃基板TGB上的传感器层来形成多个线圈。
另外,在相当于外部接近物体的笔中内置有线圈和电容元件。在图1中省略了电容元件,而内置于笔中的线圈被示意性地示出为笔内线圈L1。笔内线圈L1(以下,也仅称为线圈L1)与由传感器层形成的线圈之间通过磁场而耦合。在图1中,省略了由传感器层形成的线圈,但为了便于说明,将由传感器层形成的线圈作为线圈L2而说明。
此外,为了示意性示出液晶显示装置1的构造而在图1中被省略了,但在例如TFT玻璃基板TGB与彩色滤光片基板之间夹有未图示的液晶层。另外,以被夹在磁性薄片与液晶显示装置1之间的方式配置有导光板,导光板被固定在固定部。
由于笔接近电子装置,所以线圈L1接近由传感器层形成的线圈L2。由此,在线圈L1与线圈L2之间磁场耦合发生,则检测出笔已接近。
使用图2来说明该检测。图2的(A)示出了线圈L2产生有磁场的状态,图2的(B)示出了线圈L1产生有磁场的状态。
在图2中,线圈L2与笔内电容元件(以下也仅称为电容元件)C并联连接,构成了振荡电路。线圈L1以由传感器层形成的一次绕组的线圈为例而示出,具有一对端子。在检测触摸时(触摸检测时),如图2的(A)所示,线圈L2的一方的端子PT与发送放大器AP1的输出连接预定时间。其后,当经过了预定时间时,如图2的(B)所示,线圈L2的端子PT与接收放大器AP2的输入连接预定时间。并且,在触摸检测时,线圈L2的另一方的端子如图2的(A)及(B)所示连接至接地电压Vs。
图2的(C)及(D)为示出触摸检测时的动作的波形图。在图2的(C)及(D)中,横轴表示时间,图2的(C)示出了发送放大器AP1的输出的波形,图2的(D)示出了接收放大器AP2的输出的波形。
在线圈L2的一方的端子PT与发送放大器AP1的输出已连接时,周期性变化的发送信号IN供给至发送放大器AP1的输入。由此,发送放大器AP1根据发送信号IN的变化而将周期性变化的驱动信号
Figure BDA0001130805900000081
在如图2的(C)所示的预定时间(磁场产生期间)TG内供给到线圈L2的一方的端子PT。根据该驱动信号
Figure BDA0001130805900000082
线圈L2产生磁场。此时的磁力线在图2的(A)中被示出为
Figure BDA0001130805900000083
磁力线
Figure BDA0001130805900000084
由于以线圈L2的绕组为中心而产生,因此线圈L2的内侧的磁场变强。当线圈L1接近线圈L2例如如图2的(A)所示线圈L1的中心轴LO存在于线圈L2的内侧时,线圈L2的磁力线到达线圈L1。即,线圈L1配置于在线圈L2产生的磁场内,线圈L1与线圈L2被磁场耦合。线圈L2根据驱动信号
Figure BDA0001130805900000085
的变化而产生周期性变化的磁场。因此,由于线圈L2与线圈L1之间的互感作用,在线圈L1上产生感应电压。电容元件C由于通过线圈L1产生的感应电压而被充电。
当经过了预定时间时,线圈L2的一方的端子PT在预定时间(磁场检测期间)TD连接于接收放大器AP2的输入。在磁场检测期间TD,如果在之前的磁场产生期间TG中电容元件C已充电,则由于电容元件C上已充电的电荷,线圈L1就产生了磁场。在图2的(B)中,由于电容元件C上已充电的电荷而产生的线圈L1的磁力线被示出为
Figure BDA0001130805900000086
在触摸检测时,即在为磁场产生期间TG及磁场检测期间TD时,如果线圈L1正在接近线圈L2,在为磁场产生期间TG时,向电容元件C进行充电;在为磁场检测期间TD时,线圈L1的磁力线
Figure BDA0001130805900000087
到达线圈L2。由于通过线圈L1和电容元件C而构成了振荡电路,因此线圈L1产生的磁场根据振荡电路的时间常数而变化。由于线圈L1产生的磁场变化,在线圈L2上产生感应电压。由于该感应电压,在线圈L2的一方的端子PT上信号变化。该信号变化作为检测信号
Figure BDA0001130805900000091
而在为磁场检测期间TD时输入接收放大器AP2,被放大,并作为传感器信号OUT而从接收放大器AP2中输出。
另一方面,在触摸检测时,如果线圈L1未接近线圈L2,在为磁场产生期间TG时,电容元件C未被充电或被充电的电荷量变少。其结果,在为磁场检测期间TD时,线圈L1所产生的磁场的磁力线
Figure BDA0001130805900000092
未到达线圈L2或者到达的磁力线
Figure BDA0001130805900000093
变弱。因此,在为磁场检测期间TD时,线圈L2的一方的端子PT上的检测信号
Figure BDA0001130805900000094
未变化或信号变化变小。
在图2的(C)及(D)中示出了线圈L1正在接近线圈L2时和未接近时两者的状态。即,在图2的(C)及(D)中,在左侧示出了线圈L1未接近线圈L2时的状态,在右侧示出了线圈L1正在接近线圈L2时的状态。因此,在图2的(D)中,在示于左侧的磁场检测期间TD(无笔),检测信号
Figure BDA0001130805900000095
无变化,在示于右侧的磁场检测期间TD(有笔),检测信号
Figure BDA0001130805900000096
一直在变化。通过将检测信号
Figure BDA0001130805900000097
一直在变化的情况判定为有笔,并将检测信号
Figure BDA0001130805900000098
无变化的情况判定为无笔,从而能够检测由笔进行触摸。
在图2中,虽然示出了有笔和无笔的判定,但由于检测信号
Figure BDA0001130805900000099
的值根据线圈L1与线圈L2之间的距离而变化,因此也能判定出笔与传感器板之间的距离或笔的笔压。
此外,在将线圈L2的端子PT从发送放大器AP1的输出向接收放大器AP2的输入切换时,仅在直至已蓄积于由传感器层形成的线圈L2上的能量放电为止的预定时间内使线圈L2的端子PT处于浮接(フローティング)状态,在预定时间后将端子PT连接于接收放大器AP2的输入。
像这样,在触摸检测期间,当笔正在接近(包括接触)由传感器层形成的线圈L2时,在为磁场检测期间TD时,接收放大器AP2的输出信号发生变化。另一方面,当笔未接近(包括接触)线圈L2时,在为磁场检测期间TD时,接收放大器AP2的输出信号未变化。即,根据接收放大器AP2的输出信号来检测笔是否已触摸由传感器层形成的线圈L2的附近成为可能。并且,在线圈L2与线圈L1正在接近的情况下,根据它们之间的距离,从线圈L1向线圈L2供给的磁场能发生变化,因此,根据接收放大器AP2的输出信号的值还可以判定出笔的笔压。
<静电电容方式的基本原理>
接下来,说明检测由手指进行触摸的方式。在该实施方式一中,由手指进行触摸的检测采用了静电电容方式,因而说明静电电容方式的基本原理。图3为示意性示出液晶显示装置1的构成的图。在此,图3的(A)为示意性示出液晶显示装置1的平面的俯视图,图3的(B)为示意性示出液晶显示装置1的截面的截面图。在图3的(B)中,更详细地描绘出图1所示的液晶显示装置1的截面。
在图3的(A)中,TL(0)~TL(p)表示通过形成于TFT玻璃基板TGB(第一玻璃基板)的第一主面TSF1上的层来构成的驱动电极。另外,RL(0)~RL(p)表示通过形成于CF玻璃基板CGB(第二玻璃基板)的第一主面CSF1上的层来构成的检测电极。TFT玻璃基板TGB包括第一主面TSF1和与该第一主面TSF1相对的第二主面TSF2(图3的(B))。在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上形成有多个层,但在图3中仅示出了构成驱动电极TL(0)~TL(p)的层。
CF玻璃基板CGB也包括第一主面CSF1和与该第一主面CSF1相对的第二主面CSF2(图3的(B))。在图3中,仅描绘出形成配置于第一主面CSF1上的检测电极RL(0)~RL(p)的层。为了容易理解,在图3的(A)中,TFT玻璃基板TGB与CF玻璃基板CGB分开而描绘出,但是,具体而言,如图3的(B)所示,配置为TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1与CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2隔着液晶层而相对。
如图3的(B)所示,在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1与CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2之间隔着多个层和液晶层等,但在图3中,仅示出了被夹在第一主面TSF1与第二主面CSF2之间的驱动电极TL(0)~TL(n+2)、液晶层以及彩色滤光片。另外,在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上,如图3的(A)所示配置有多个检测电极RL(0)~RL(p)和偏光板。在图3的(B)中,多个检测电极RL(0)~RL(p)中的仅检测电极RL(n)作为检测电极的例子而示出。
在本说明书中,将如图3的(B)所示从CF玻璃基板CGB及TFT玻璃基板TGB的第一主面CSF1、TSF1侧观察液晶显示装置1时的状态作为俯视观察来说明。即,在俯视观察中,说明了从CF玻璃基板CGB及TFT玻璃基板TGB的第一主面CSF1、TSF1侧来观察的情况。因此,虽然已叙述为检测电极及偏光板配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1侧,但如果观察的方向发生改变,则例如检测电极及偏光板就会配置于CF玻璃基板CGB的右侧、左侧或下侧。在图3的(B)中,13表示已连接于检测电极RL(n)的放大电路。
当从第一主面CSF1及TSF1侧俯视观察时,驱动电极TL(0)~TL(p)在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上如图3的(A)所示在行向(横向)上延伸、并在列向(纵向)上平行而配置。另外,检测电极RL(0)~RL(p)在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上如图3的(A)所示在列向(纵向)上延伸、并在行向(横向)上平行而配置。
如图3的(B)所示,在驱动电极TL(0)~TL(p)与检测电极RL(0)~RL(p)之间存在有CF玻璃基板CGB、液晶层等。因此,虽然驱动电极TL(0)~TL(p)与检测电极RL(0)~RL(p)在俯视观察时交叉,但彼此电气分离。由于在驱动电极与检测电极之间存在电容,因此在图3的(B)中,该电容作为电容元件而用虚线示出。此外,驱动电极TL(0)~TL(p)间彼此分开,检测电极RL(0)~RL(p)间也彼此分开。
在驱动电极TL(0)~TL(p)上,在显示时,供给显示用的驱动信号(显示驱动信号),在检测由手指进行触摸时,供给触摸检测用的驱动信号。
在该实施方式一中,由手指进行触摸的检测使用电场来进行,由笔进行触摸的检测使用磁场(参照图1及图2)来进行。因此,在本说明书中,将使用了磁场的触摸检测称为磁场触摸检测,将使用了电场的触摸检测还称为电场触摸检测。虽然在后面说明,但在磁场触摸检测时,还向驱动电极TL(0)~TL(p)供给触摸检测用的驱动信号。因此,在显示时、电场触摸检测时以及磁场触摸检测时,向驱动电极TL(0)~TL(p)分别供给对应于各情况的驱动信号。即,驱动电极TL(0)~TL(p)在显示时、电场触摸检测时以及磁场触摸检测时被共用(被兼用)。在从被共用该点出发的情况下,驱动电极TL(0)~TL(p)分别可视为公共电极。
在电场触摸检测的期间,向驱动电极TL(0)~TL(p)供给电场用的驱动信号Tx。对选择为检测触摸的驱动电极,供给作为驱动信号Tx的电压周期性变化的信号;向不检测触摸这样的作为未选择的驱动电极供给例如预定的固定电压作为驱动信号Tx。在电场触摸检测的期间,驱动电极TL(0)~TL(p)例如按该顺序依次被选择。在图3的(A)中,虽然示出了向驱动电极TL(2)正在供给作为驱动信号Tx(2)的电压周期性变化的信号的状态,但是,驱动电极例如从驱动电极TL(0)到TL(p)依次被选择,供给电压周期性变化的驱动信号。
与此相对,在显示的期间,预定的固定电压或对应于应显示的图像的电压作为显示驱动信号而向驱动电极TL(0)~TL(p)供给。
接下来,使用图4来说明静电电容方式的基本原理。在图4中,TL(0)~TL(p)为图3中示出的驱动电极,RL(0)~RL(p)为图3中示出的检测电极。在图4的(A)中,驱动电极TL(0)~TL(p)分别在行向上延伸、并在列向上平行而配置。另外,检测电极RL(0)~RL(p)分别以与驱动电极TL(0)~TL(p)交叉的方式在列向上延伸、并在行向上平行而配置。如图3的(B)所示,在检测电极RL(0)~RL(p)与驱动电极TL(0)~TL(p)之间配置有液晶层等,使得在检测电极RL(0)~RL(p)与驱动电极TL(0)~TL(p)之间产生间隙。
在图4的(A)中,12-0~12-p分别示意性表示单位驱动电极驱动器。在该图中,从单位驱动电极驱动器12-0~12-p中输出驱动信号Tx(0)~Tx(p)。另外,13-0~13-p分别示意性表示单位放大电路。在图4的(A)中,用实线○包围的脉冲信号示出了向已选择的驱动电极供给的驱动信号Tx的波形。作为外部检测物体,在该图中,手指示出为FG。
在图4的(A)的例子中,从单位驱动电极驱动器12-2中作为驱动信号Tx(2)而向驱动电极TL(2)供给脉冲信号。通过将作为脉冲信号的驱动信号Tx(2)供给驱动电极TL(2),从而如图4的(B)所示,在驱动电极TL(2)与交叉的检测电极RL(n)之间产生电场。此时,当手指FG正在触摸接近液晶面板的驱动电极TL(2)的位置时,在手指FG与驱动电极TL(2)之间也产生电场,在驱动电极TL(2)与检测电极RL(n)之间产生的电场减少。由此,驱动电极TL(2)与检测电极RL(n)之间的电荷量减少。其结果,如图4的(C)所示,响应于驱动信号Tx(2)的供给而产生的电荷量在手指FG正在触摸时比未触摸时仅减少ΔQ。电荷量的差作为电压的差而表现为检测信号Rx(n),供给至单位放大电路13-n,被放大。
此外,在图4的(C)中,横轴表示时间,纵轴表示电荷量。响应于驱动信号Tx(2)的上升,电荷量增加(在该图中向上侧增加),响应于驱动信号Tx(2)的电压的下降,电荷量增加(在该图中向下侧增加)。此时,根据手指FG的触摸的有无,增加的电荷量变化。另外,在该附图中,在电荷量向上侧增加了之后并向下侧增加之前进行了复位,同样地,在电荷量向下侧增加了之后并向上侧增加之前进行了电荷量的复位。按这种方式,以复位后的电荷量为基准,电荷量上下变化。换句话说,与触摸相对应地,在检测电极RL(n)上发生信号变化。
通过依次选择驱动电极TL(0)~TL(p)并将作为脉冲信号的驱动信号Tx(0)~Tx(p)供给已选择的驱动电极,从而从已选择的驱动电极与交叉的多个检测电极RL(0)~RL(p)各自中输出具有与在接近各交叉部分的位置上手指FG是否触摸相对应的电压值的检测信号Rx(0)~Rx(p)。在电荷量产生了差ΔQ的时刻,对检测信号Rx(0)~Rx(p)分别采样,并使用模拟/数字转换部而向数字信号转换。通过对转换后的数字信号进行信号处理,提取已触摸的位置的坐标成为可能。
<液晶显示装置的整体概要>
图5为示出实施方式一所涉及的液晶显示装置1的构成的框图。在图5中,液晶显示装置1包括:显示面板(液晶面板)、信号线选择器3、显示控制装置4、栅极驱动器5以及触摸控制装置6。并且,液晶显示装置1包括:切换驱动电路(驱动电路、第一切换电路)SC-L、切换驱动SC-R、检测控制电路SR以及切换放大电路SC-D&AMP。显示面板包括进行显示的显示区域(显示部)和周边区域(周边部)。在从显示这样的观点出发的情况下,显示区域是有效区域,周边区域是非有效区域。在图5中,2作为显示区域(有效区域)而示出。
显示区域2具有多个像素以矩阵状而配置的像素阵列LCD。在后面使用图6~图8等来说明,在像素阵列LCD中配置有:多条信号线、多个驱动电极(第一电极)、多条扫描线以及多个检测电极(第二电极)。在此,信号线配置于像素阵列LCD的各列,驱动电极配置于像素阵列LCD的行,多条扫描线配置于像素阵列LCD的各行,检测电极配置于像素阵列LCD的列。
以图5为参照来说明的话,信号线在纵向(列向)上延伸、并在横向(行向)上平行而配置。另外,驱动电极在横向上延伸、并在纵向上平行而配置。而且,扫描线在横向上延伸、并在纵向上平行而配置,检测电极在纵向上延伸、并在横向上平行而配置。在这种情况下,像素配置于信号线与扫描线交叉的部分上。在显示的期间(显示期间),通过信号线和扫描线选择像素,在被选择的像素上施加此时信号线的电压和驱动电极的电压,从而被选择的像素进行根据信号线与驱动电极之间的电压差进行显示。
显示控制装置4包括控制电路D-CNT和信号线驱动器D-DRV。控制电路D-CNT接收由外部端子Tt供给的定时信号和由输入端子Ti供给的图像信息,形成根据由输入端子Ti供给的图像信息的图像信号Sn,并向信号线驱动器D-DRV供给。信号线驱动器D-DRV将已供给的图像信号Sn在显示时分时地向信号线选择器3供给。并且,控制电路D-CNT接收由外部端子Tt供给的定时信号和来自触摸控制装置6的控制信号SW,形成各种控制信号。作为控制电路D-CNT所形成的控制信号,具有:供给到信号线选择器3的选择信号SEL1、SEL2、同步信号TSHD、磁场使能信号SC_EN、电压周期性变化的控制信号TSV、关于触摸检测的控制信号T-CNT、以及线圈时钟信号CLK等。
该实施方式一所涉及的液晶显示装置1设置成可进行磁场触摸检测和电场触摸检测。通过控制电路D-CNT形成的信号中的磁场使能信号SC_EN是表示磁场触摸检测的执行的使能信号。该磁场使能信号SC_EN例如在磁场触摸检测时为高电平、在电场触摸检测时为低电平。另外,同步信号TSHD是识别在显示区域2上进行显示的期间(显示期间)与进行触摸检测的期间(触摸检测期间)的同步信号。在同步信号TSHD表示显示期间时,磁场使能信号SC_EN成为低电平。
在该实施方式一中,在磁场触摸检测时,控制电路D-CNT产生电压周期性变化的线圈时钟信号CLK,在电场触摸检测时,产生电压周期性变化的控制信号TSV。在该实施方式一中,线圈时钟信号CLK和控制信号TSV将在后面说明,分时地被供给同一信号布线。因此,在图5中,线圈时钟信号CLK和控制信号TSV被示出为CLK/TSV。
信号线驱动器D-DRV在显示期间根据选择信号SEL1、SEL2而分时地将图像信号Sn向信号线选择器3供给。信号线选择器3与配置于显示区域2上的多条信号线连接,在为显示期间时,根据选择信号SEL1、SEL2而将被供给的图像信号向适当的信号线供给。通过如此地进行,能够减少显示控制装置4与信号线选择器3之间的信号布线的数量。
栅极驱动器5在为显示期间时根据来自控制电路D-CNT的定时信号而形成扫描线信号Vs0~Vsp,并供给到显示区域2内的扫描线。在显示期间,选择与供给有高电平的扫描线信号的扫描线连接的像素,被选择的像素进行根据此时供给到信号线的图像信号而进行显示。
触摸控制装置6包括:接收检测信号Rx(0)~Rx(p)的检测电路DET、对来自检测电路DET的检测信号SE-O进行处理而提取被触摸的位置的坐标的处理电路PRS、以及控制电路T-CNT。控制电路T-CNT从显示控制装置4中接收同步信号TSHD以及磁场使能信号SC_EN而进行控制,使得触摸控制装置6与显示控制装置4同步地工作。
即,在同步信号TSHD表示触摸检测期间时,控制电路T-CNT进行控制,以使检测电路DET及处理电路PRS工作。另外,控制电路T-CNT并未特别的限定,接收来自检测电路DET的检测信号,形成控制信号SW,并向控制电路D-CNT供给。处理电路PRS将提取出的坐标作为坐标信息而从外部端子To中输出。
显示区域2具有平行于像素阵列LCD的行的边2-U、2-D和平行于像素阵列LCD的列的边2-R、2-L。在此,边2-U和边2-D是彼此相对的边,配置为像素阵列LCD中的多个驱动电极和多条扫描线夹在该两边之间。并且,边2-R和边2-L也是彼此相对的边,配置为像素阵列LCD中的多条信号线和多个检测电极夹在该两边之间。
配置于显示区域2上的多个检测电极在显示区域2的边2-D的附近连接于切换放大电路SC-D&AMP。磁场使能信号SC_EN供给到切换放大电路SC-D&AMP。切换放大电路SC-D&AMP在根据磁场使能信号SC_EN而指示为磁场触摸检测时,通过检测电极构成线圈,在构成的线圈的一方的端部供给接地电压Vs,并将线圈的另一方的端部上的信号变化放大。另一方面,在磁场使能信号SC_EN成为低电平而指示为电场触摸检测时,将检测电极中的信号变化放大。通过切换放大电路SC-D&AMP放大的信号变化作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。
切换电路SC-R是显示面板的周边区域,沿着显示区域2的边2-R而配置。并且,切换驱动电路SC-L也是显示面板的周边区域,沿着显示区域2的边2-L而配置。切换电路SC-R在显示区域2的边2-R侧连接于配置在显示区域2上的多个驱动电极,切换驱动电路SC-L在显示区域2的边2-L侧连接于配置在显示区域2上的多个驱动电极。即,切换电路SC-R及切换驱动电路SC-L配置于显示面板的周边区域(外部),在显示区域2的边的附近,与配置于显示区域2上的驱动电极连接。
检测控制电路SR并未特别的限定,可以是显示面板的周边区域,沿着显示区域2的边2-L而配置,对应于沿同一边2-L配置的切换驱动电路SC-L,在触摸检测(磁场触摸检测以及电场触摸检测)期间,控制所对应的切换驱动电路SC-L。
上述的切换电路SC-R接收磁场使能信号SC_EN,在磁场使能信号SC_EN示出了为磁场触摸检测时即为高电平时,在显示区域2的边2-R的附近使预定的驱动电极间电连接。另一方面,在磁场使能信号SC_EN为低电平时,切换电路SC-R在显示区域2的边2-R的附近将驱动电极间电气分离。
在上述的切换驱动电路SC-L上供给有预定的电压VCOMDC、接地电压(第一电压)Vs、线圈时钟信号CLK以及控制信号TSV。另外,在检测控制电路SR上供给有控制信号T-CNT以及磁场使能信号SC_EN。
在该实施方式一中,在磁场触摸检测时和电场触摸检测时两者,配置于显示区域2上的驱动电极和检测电极用于检测触摸。即,在磁场触摸检测时,通过驱动电极来构成线圈(第一线圈),从切换驱动电路SC-L中向所构成的线圈中的已选择的线圈的一方的端部及另一方的端部供给接地电压Vs以及磁场用的驱动信号(磁场驱动信号)。另外,在磁场触摸检测时,通过配置于显示区域2上的检测电极来构成线圈(第二线圈),向线圈的一方的端部供给接地电压Vs。在磁场触摸检测时,笔已产生的磁场在由检测电极构成的线圈的另一方的端部检测出。即,线圈的另一方的端部上的信号变化由切换放大电路SC-D&AMP放大,作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。
另外,在电场触摸检测时,用于使配置于显示区域2上的驱动电极产生电场的电场驱动信号从切换驱动电路SC-L中供给到驱动电极。此时,检测电极中的信号变化被切换放大电路SC-D&AMP放大,作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。
关于切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L、检测控制电路SR以及切换放大电路SC-D&AMP,如果阐述磁场触摸检测以及电场触摸检测时的动作概要,则按如下所述。
在触摸检测期间,当根据磁场使能信号SC_EN而指定为磁场触摸检测时,预定的驱动电极间通过切换电路SC-R而被电连接。由此,通过配置于显示区域2上的多个驱动电极而构成多个线圈。切换驱动电路SC-L由检测控制电路SR控制,以使对从所构成的多个线圈中已选择的线圈的一方的端部以及另一方的端部供给接地电压Vs以及线圈时钟信号CLK(磁场驱动信号)。由于在已选择的线圈上供给接地电压Vs和线圈时钟信号CLK,因此产生根据线圈时钟信号CLK的电压变化而变化的磁场。在磁场触摸检测时,切换放大电路SC-D&AMP将接地电压Vs供给到由配置于显示区域2上的多个检测电极构成的多个线圈的一方的端部,将线圈的另一方的端部中的信号变化放大。在笔产生了磁场的情况下,笔所产生的磁场通过由检测电极构成的线圈来检测,被放大后向检测电路DET供给。
像这样,在磁场触摸检测时,在分别由驱动电极构成的多个线圈中的已选择的线圈上产生磁场。此时,当在已选择的线圈的附近存在有图1中示出的笔(具有线圈L1和电容元件C)时,电容元件C就会被充电。当笔内的线圈L1由于通过充电已蓄积的电荷而产生磁场时,就会在由检测电极构成的线圈的另一方的端部发生以已供给至其一方的端部的接地电压Vs为基准的信号变化。由此,能够进行笔是否存在于已选择的线圈的附近的检测。
与此相对,在磁场使能信号SC_EN被处于低电平而指定为电场触摸检测的情况下,切换电路SC-R将驱动电极间电气分离。并且,切换驱动电路SC-L由检测控制电路SR控制,以使将其电压周期性变化的控制信号TSV作为电场驱动信号而向已选择的驱动电极供给。此时,切换放大电路SC-D&AMP将检测电极中的信号变化放大后向检测电路DET供给。
像这样,在为电场触摸检测时,由于向已选择的驱动电极供给了电场驱动信号,因此如在图4中已说明的,与手指是否存在于已选择的驱动电极的附近相对应地,检测电极中的信号变化发生改变。其结果,检测手指的存在成为可能。
检测控制电路SR包括例如移位寄存器。该移位寄存器具有分别对应于由驱动电极构成的线圈的多个级。根据控制信号T-CNT,构成移位寄存器的多个级中的预定的级被设定为预定的值。例如,对应于由最接近显示区域2的边2-U的驱动电极构成的线圈的级作为移位寄存器的初级,在该初级上设定预定的值。每次进行磁场触摸检测(或电场触摸检测)时,移位寄存器上已设定的值就按顺序移动。在移位寄存器上移动的预定的值被作为指定选择的线圈的信息。由此,磁场触摸检测(或电场触摸检测)每被执行时,从显示区域2的边2-U朝着边2-D而配置的线圈(或驱动电极)就会被选择,在显示区域2的整面上检测笔(或手指)的触摸成为可能。
此外,在显示时,切换驱动电路SC-L由检测控制电路SR控制,以使将预定的电压VCOMDC供给配置于显示区域2上的多个驱动电极。由此,在显示时,向各个驱动电极供给显示驱动信号(电压VCOMDC)。
<液晶显示装置1的模块构成>
图6为示出安装了液晶显示装置1的模块600的整体构成的示意性的俯视图。虽然为示意性的,但图6按照实际的配置而描绘出。在该图中,601示出了在图3中已示的TFT玻璃基板TGB的区域,602示出了在图3中已示的、TFT玻璃基板TGB与CF玻璃基板CGB层叠的区域。在模块600中,TFT玻璃基板TGB在区域601和602中成为一体。即,在区域601和区域602上,TFT玻璃基板TGB通用。另外,在区域602上,如图3所示,以TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1与CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2相对的方式,CF玻璃基板CGB搭载于TFT玻璃基板TGB上。
在图6中,600-U示出了模块600的短边,600-D示出了模块600的边且与短边600-U相对的短边。另外,600-L示出了模块600的长边,600-R示出了模块600的边且与长边600-L相对的长边。
在为区域602且在显示区域2的边2-L与模块600的长边600-L之间的区域上配置有图5中已示出的栅极驱动器5、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR。并且,在显示区域2的边2-R与模块600的长边600-R之间的区域上配置有图5中已示出的切换电路SC-R。在显示区域2的边2-D与模块600的短边600-D之间的区域上配置有图5中已示出的信号线选择器3、切换放大电路SC-D&AMP以及驱动器用半导体装置DDIC。
在该实施方式一中,图5示出的信号线驱动器D-DRV以及控制电路D-CNT内置于一个半导体装置中。在本说明书中,该一个半导体装置示出为驱动器用半导体装置DDIC。并且,图5示出的触摸控制装置6也内置于一个半导体装置中。在本说明书中,为了与驱动器用半导体装置DDIC区分,将内置有触摸控制装置6的半导体装置称为触摸用半导体装置6。当然,驱动器用半导体装置DDIC及触摸用半导体装置6分别可以由多个半导体装置构成,也可以用一个半导体装置构成驱动器用半导体装置DDIC和触摸用半导体装置6。
在该实施方式一中,切换放大电路SC-D&AMP配置于区域601上,通过形成于区域601的TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的布线以及部件来构成。作为部件,具有开关部件,开关部件例如为场效应晶体管(以下,称为MOSFET)。另外,在俯视观察时,驱动器用半导体装置DDIC以覆盖切换放大电路SC-D&AMP的方式安装于TFT玻璃基板TGB上。由此,抑制显示区域2的下侧边框变大成为可能。并且,构成切换电路SC-R、切换驱动SC-L以及检测控制电路SR的部件也形成于区域602中的TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上。
在图5中已说明的检测信号Rx(0)~Rx(p)并未特别的限定,由柔性电缆FB1传递。在柔性电缆FB1中安装有触摸用半导体装置6,检测信号Rx(0)~Rx(p)经由柔性电缆FB1内的布线而供给触摸用半导体装置6。并且,在区域601上连接有柔性电缆FB2,在该柔性电缆FB2中安装有连接器CN。经由该连接器CN,在触摸用半导体装置6与驱动器用半导体装置DDIC之间进行信号的发送接收。在图6中,作为被发送接收的信号的例子,描绘出同步信号TSHD。当然,检测信号Rx(0)~Rx(p)也可以经由柔性电缆FB2及连接器CN而从切换放大电路SC-D&AMP中向触摸用半导体装置6供给。
在显示区域2上,正如已述的那样,具有多个像素以矩阵状而配置的像素阵列,像素阵列包括沿阵列的行而配置的多个驱动电极TL(0)~TL(p)及扫描线GL(0)~GL(p)与沿阵列的列而配置的多条信号线SL(0)~SL(p)及多个检测电极RL(0)~RL(p)。在图6中,作为例子,示出了两个驱动电极TL(n)、TL(m)和两个信号布线SL(k)、SL(n)。此外,在图6中,省略了扫描线和检测电极,但扫描线GL(0)~GL(p)分别与例示出的驱动电极TL(n)、TL(m)平行地延伸,检测电极RL(0)~RL(p)分别与例示出的信号线SL(k)、SL(n)平行地延伸。在信号线SL(0)~SL(p)与扫描线GL(0)~GL(p)或驱动电极TL(0)~TL(p)的交叉部分上配置有像素。在图6中示出的显示区域2的四边上明确示出的R、G、B表示对应于三原色的像素。
<显示区域的构成>
图7为示出实施方式一涉及的液晶显示装置1中所包括的显示区域2的构成的截面图。在从显示这样的观点出发的情况下,作为显示面板的显示部的显示区域2(第一区域)是有效的区域(有效区域),显示面板的周边部(显示区域2的外部)的区域(第二区域)可视为非有效的区域(非有效区域)或周边区域。在这种情况下,如果以图6为例来说明,有效区域成为由显示区域2的边2-U、2-D、2-R以及2-L包围的区域。
图7示出了图6中所示的显示区域2的A-A’截面。在该实施方式一中,为了进行彩色显示,使用对应于R(红)、G(绿)以及B(蓝)三原色各自的三个像素来显示一个彩色像素。即,一个彩色像素能够视为由三个子像素构成。在这种情况下,在显示期间,传递彩色图像信号的信号线各由三个信号线构成。在图7中,为了具体地示出显示区域2的构成而说明进行彩色显示的情况。
在说明图7之前,预先说明在图7中使用的信号线的符号。信号线SL(0)~SL(p)分别示出了在显示期间传递彩色图像信号的信号线。各个信号线具有将图像信号传递至三个子像素的三个信号线。在图7中,在信号线的符号之后标注所对应的子像素的英文字母来区分三个信号线。如果以信号线SL(n)为例,则信号线SL(n)具有信号线SL(n)R、SL(n)G以及SL(n)B。在此,标注符号SL(n)之后的英文字母R表示三原色的红(R),信号线SL(n)R表示在显示期间向与三原色的红对应的子像素传递图像信号的信号线。标注符号SL(n)之后的英文字母G表示三原色的绿(G),信号线SL(n)G表示向与三原色的绿对应的子像素传递图像信号的信号线。另外,标注符号SL(n)之后的英文字母B表示三原色的蓝(B),表示向与信号线SL(n)B对应的子像素传递图像信号的信号线。
在图7中,700表示TFT玻璃基板TGB。在TFT玻璃基板(TGB)700的第一主面TSF1上形成有第一布线层(导电层)701。通过形成于该第一布线层701的布线来构成扫描线GL(n)。在第一布线层701上形成有绝缘层702,在绝缘层702上形成有第二布线层(导电层)703。通过形成于第二布线层703的布线而构成了信号线SL(n)R、SL(n)G、SL(n)B、信号线SL(n+1)R、SL(n+1)G、SL(n+1)B以及信号线SL(n+2)R、SL(n+2)G。在该图中,为了示出这些信号线由第二布线层703构成,从而在信号线的符号之后,将表示第二布线层的符号703记入[]内。例如,信号线SL(n)G被示出为SL(n)G[703]。
在第二布线层703上形成有绝缘层704,在绝缘层704上形成有第三布线层(导电层)705。通过形成于第三布线层705的布线而构成了驱动电极TL(n)和辅助电极SM。在此,驱动电极TL(n)为透明电极(第一电极)。另外,辅助电极SM(第二电极)形成为电阻值比驱动电极TL(n)低并与驱动电极TL(n)电连接。作为透明电极的驱动电极TL(n)的电阻值虽然比较高,但通过将辅助电极SM与驱动电极TL(n)电连接,从而通过合成电阻来减小驱动电极的电阻成为了可能。这里,标注驱动电极及辅助电极的符号上的[705]也表示由第三布线层705构成。
在第三布线层705上形成有绝缘层706,在绝缘层706的上表面形成有像素电极LDP。在图7中,CR、CB、CG分别为彩色滤光片。在彩色滤光片CR(红)、CG(绿)、CB(蓝)与绝缘层706之间隔着液晶层707。在此,像素电极LDP被信号线和扫描线包围,与各像素电极LDP相对而设有对应于各个像素电极LDP的彩色滤光片CR、CG或CB。在各彩色滤光片CR、CG、CB间设有黑矩阵BM。
另外,在图7中,虽然省略了,但如图3的(B)所示,以与TFT玻璃基板700的第一主面TSF1相对的方式而层叠有CF玻璃基板CGB。在CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2上形成有上述的彩色滤光片CR、CG、CB。换句话说,隔着上述的第一布线层~第三布线层、绝缘层、液晶层707,CF玻璃基板CGB层叠于TFT玻璃基板(TGB)700上,在CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2上形成有彩色滤光片CR、CG、CB。在图7中,虽然省略了,但如图3的(B)所示,在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上形成有第四布线层(导电层),通过第四布线层的布线而构成了在图3~图6等中说明过的检测电极RL(0)~RL(p)。在检测电极RL(0)~RL(p)的上表面如图3所示还配置有偏光板。
像这样,在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上配置有扫描线GL、信号线SL以及驱动电极TL。并且,在通过液晶层等从TFT玻璃基板TGB上已分开的CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上配置有检测电极RL。
在此,如果预先说明上述的第一~第四布线层的一个例子,第一布线层701由例如钼(Mo)形成,第二布线层703以及第四布线层由例如铝(Al)或铜(Cu)形成。第三布线层705中的对应于驱动电极的布线层由例如氧化铟锡形成,对应于辅助电极SM的布线层由例如铝或铜形成。
由于第二布线层703以及第四布线层由铝或铜形成,因此信号线SL(0)~SL(p)及检测电极RL(0)~RL(p)的电阻值比例如扫描线GL(0)~GL(p)等小。另外,由于辅助电极SM由铝或铜形成,辅助电极SM与驱动电极TL(0)~TL(p)连接,因此驱动电极TL(0)~TL(p)的电阻值也变小。
在本说明书中,除非特别地明确示出,否则驱动电极均是指对辅助电极SM已电连接的状态的驱动电极。即,驱动电极TL(0)~TL(p)分别是指透明电极和与透明电极已电连接的辅助电极SM。另外,在本说明书中,为了使说明变容易,使用了“在~上形成有···”意思的表达。例如,使用了“在第一布线层701上形成有绝缘层702”这样的表达。在本说明书中使用的“上”意思是既可以接触也可以未接触。如果使用前面的例子来阐述的话,意思是“绝缘层702”既可以接触于“第一布线层701”,也可以不接触。
<像素阵列>
接下来,说明显示区域2的电路构成。图8为示出图5及图6中所示的显示区域2的电路构成的电路图。在图8中,信号线也以与图7相同的表示形式表示。在该图中,由一点划线示出的多个SPix分别表示一个液晶显示元件(子像素)。子像素SPix在显示区域2上配置为矩阵状,构成了液晶元件阵列(像素阵列)LCD。像素阵列LCD包括有:配置在各行并在行向上延伸的多条扫描线GL(0)~GL(p)和配置在各列并在列向上延伸的信号线SL(0)R、SL(0)G、SL(0)B~SL(p)R、SL(p)G、SL(p)B。并且,像素阵列LCD具有:配置在各行并在行向上延伸的驱动电极TL(0)~TL(p)和配置在各列并在列向上延伸的检测电极RL(0)~RL(p)。
在图8中示出了关于扫描线GL(n-1)~GL(n+1)、信号线SL(n)R、SL(n)G、SL(n)B~SL(n+1)R、SL(n+1)G、SL(n+1)B以及驱动电极TL(n-1)~TL(n+1)的像素阵列的部分。此外,检测电极RL(0)~RL(p)在图8中被省略。
在图8中,为了容易说明,驱动电极TL(n-1)~TL(n+1)配置于各行上如此示出,但可以对多行配置一个驱动电极。并且,检测电极也可以对多列配置一个检测电极。
配置于像素阵列LCD的行与列的交点各个子像素SPix包括有形成于TFT玻璃基板(TGB)700上的薄膜晶体管Tr和一方的端子连接于薄膜晶体管Tr的源极的液晶元件LC。在像素阵列LCD中,配置于同一行的多个子像素SPix的薄膜晶体管Tr的栅极与配置于同一行的扫描线连接,配置于同一列的多个子像素SPix的薄膜晶体管Tr的漏极与配置于同一列的信号线连接。换句话说,多个子像素SPix配置为矩阵状,扫描线配置在各行,扫描线与配置于所对应的行上的多个子像素SPix连接。并且,信号线配置在各列,信号线与配置于所对应的列上的像素SPix连接。并且,配置于同一行的多个子像素SPix的液晶元件LC的另一端与配置于行上的驱动电极连接。
如果用图8中示出的例来说明的话,在该图中,配置于最上段的行上的多个子像素SPix各自的薄膜晶体管Tr的栅极与配置于最上段的行上的扫描线GL(n-1)连接。另外,在该图中,配置于最左侧的列上的多个子像素SPix各自的薄膜晶体管Tr的漏极与配置于最左侧的列上的信号线SL(n)R连接。并且,配置于最上段的行上的多个子像素SPix各自的液晶元件LC的另一端在图8中与配置于最上段的行上的驱动电极TL(n-1)连接。
一个子像素SPix如前所述对应于三原色的一个。因此,通过三个子像素SPix来构成R、G、B三原色。在图8中,通过连续配置于同一行上的三个子像素SPix来形成一个彩色像素Pix,由该像素Pix表现彩色。即,在图8中,示出为800R的子像素SPix作为R(红)子像素SPix(R),示出为800G的子像素SPix作为G(绿)子像素SPix(G),示出为800B的子像素SPix作为B(蓝)子像素SPix(B)。因此,在示出为800R的子像素SPix(R)上,作为彩色滤光片而设有红色的彩色滤光片CR,在800G的子像素SPix(G)上,作为彩色滤光片而设有绿色的彩色滤光片CG,在800B的子像素SPix(B)上,作为彩色滤光片而设有蓝色的彩色滤光片CB。
另外,表示一个像素的信号中的对应于R的图像信号从信号线选择器3中供给信号线SL(n)R,对应于G的图像信号从信号线选择器3中供给信号线SL(n)G,对应于B的图像信号从信号线选择器3中供给信号线SL(n)B。
各子像素SPix中的薄膜晶体管Tr并未特别的限定,为N沟道型MOSFET。从栅极驱动器5(图5及图6)中向扫描线GL(0)~GL(p)供给例如按该顺序依次成为高电平的脉冲状的扫描线信号。即,在像素阵列LCD中,从配置于上段的行上的扫描线GL(0)朝着配置于下段的行上的扫描线GL(p),扫描线的电压依次成为高电平。由此,在像素阵列LCD中,从配置于上段的行上的子像素SPix朝着配置于下段的行上的子像素SPix,子像素SPix中的薄膜晶体管Tr依次成为导通状态。
由于薄膜晶体管Tr成为导通状态,所以此时供给信号线的图像信号就经由导通状态的薄膜晶体管而供给至液晶元件LC。液晶元件LC根据已供给驱动电极TL(0)~TL(p)的显示驱动信号的电压与供给的图像信号的电压之间的电位差而电场变化,透过该液晶元件LC的光的率(透射率)发生变化。由此,根据与供给扫描线GL(0)~GL(p)的扫描线信号同步地供给信号线SL(0)R、SL(0)G、SL(n)B~SL(p)R、SL(p)G、SL(p)B的图像信号的彩色图像显示于显示区域2。
多个子像素SPix分别能够视为具有选择端子和一对端子。在这种情况下,构成子像素SPix的薄膜晶体管Tr的栅极为子像素SPix的选择端子,薄膜晶体管Tr的漏极为一对端子中的一方的端子,液晶元件LC的另一端是子像素SPix的另一方的端子。
在此,如果预先说明图5及图6中示出的显示区域2的配置与图8中示出的电路图的对应,则如下所述。
像素阵列LCD具有与该阵列的行实质上平行的一对边和与该阵列的列实质上平行的一对边。与像素阵列LCD的行平行的一对边是对应于图5及图6中示出的显示区域2的短边2-U、2-D的第一边、第二边,与像素阵列LCD的列平行的一对边是对应于显示区域2的长边2-L、2-R的第三边、第四边。
在像素阵列LCD中沿与行平行的一对边中的第二边即显示区域2的一方的短边2-D而如图6所示配置有信号线选择器3、切换放大电路SC-D&AMP以及驱动器用半导体装置DDIC。在像素阵列LCD中,在该第二边(液晶区域2的短边2-D)的附近,来自驱动器用半导体装置DDIC的图像信号经由信号线选择器3而供给信号线SL(0)R、SL(0)G、SL(0)B~SL(p)R、SL(p)G、SL(p)B。
另外,在像素阵列LCD中沿与列平行的一对边(第三边、第四边)中的第三边即显示区域2的长边2-L而配置有栅极驱动器5。在像素阵列LCD中,在该第三边,来自栅极驱动器5的扫描线信号供给至扫描线GL(0)~GL(p)。在图6中,虽然栅极驱动器5沿显示区域2的长边2-L而配置,但也可以将栅极驱动器5分成两个并沿长边2-L(像素阵列LCD的第三边)和长边2-R(像素阵列LCD的第四边)各自而配置。
虽然具体地说明了在显示区域2进行彩色显示的情况下的像素阵列LCD,但可以视为像素阵列LCD通过各由三个子像素SPix构成的多个彩色像素Pix(像素)来构成。在视为上述的情况下,多个像素Pix配置为矩阵状,构成像素阵列LCD。在由像素Pix构成的像素阵列LCD的各行上配置所对应的扫描线GL(0)~GL(p)和所对应的驱动电极TL(0)~TL(p),在各列配置信号线SL(0)~SL(p)和检测电极RL(0)~RL(p)。
在这种情况下,将三个子像素SPix视为一个像素Pix,并视为像素Pix具有与子像素SPix同样的构成。在像素阵列LCD中配置为矩阵状的像素Pix各自的选择端子连接于配置在与像素Pix同一行上的扫描线GL(0)~GL(p),像素Pix各自的一方的端子连接于配置在同一列上的信号线SL(0)~SL(p),像素Pix各自的另一方的端子连接于配置在同一列上的驱动电极TL(0)~TL(p)。当然,一个驱动电极可以对应于像素阵列LCD的多个行。在这种情况下,配置于多个行上的像素Pix的另一方的端子连接于共同的驱动电极。
在像这样像素阵列LCD视为由多个像素Pix构成的情况下,图5及图6中示出的显示区域2的配置与图8中示出的电路图的对应也与之前说明过的内容相同。
虽然说明了构成一个彩色像素Pix的子像素SPix的数量为三个的情况,但并不限定于此,也可以由例如除上述R、G、B以外再加入了白(W)或黄色(Y)、或者上述R、G、B的互补色(青(C)、品红(M)、黄(Y))任意一种颜色或多种颜色的子像素来构成为一个彩色像素。
<切换电路、切换驱动电路以及检测控制电路的构成>
图9为示出实施方式一所涉及的液晶显示装置1的构成的框图。在图9中示出了配置于显示区域2上的驱动电极TL(0)~TL(p)中的驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)。另外,关于切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR,也仅示出了对应于这些驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)的部分。以图9中示出的驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)为例来说明切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR的构成与动作。此外,驱动电极TL(0)~TL(p)、切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR由形成于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的布线及元件等构成。另外,图9虽然为了使图面变得易于观察而进行了缩小等,但按照实际的配置而描绘出。
在图9中,驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)分别在显示区域2上彼此平行而在行向(图9中横向)上延伸。切换电路SC-R具有多个第一开关S10和多个第二开关S11,第一开关S10及第二开关S11根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制。
在该实施方式一中,在为磁场触摸检测时,使用四个驱动电极来构成一个二次绕组的线圈。即,在俯视观察中彼此接近并平行而配置的四个驱动电极以在电气上成为串联的方式连接,从而构成一个线圈。如果以图9为参照来说明的话,驱动电极TL(n-6)~TL(n-3)以在电气上成为串联的方式连接,从而构成一个线圈。同样地,通过驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)来构成一个线圈,通过驱动电极TL(n+2)~TL(n+5)来构成一个线圈。另外,通过驱动电极TL(n+6)~TL(n+9)来构成一个线圈,通过驱动电极TL(n+10)~TL(n+13)来构成一个线圈。
为了构成线圈,驱动电极TL(n-4)与驱动电极TL(n-5)各自的一方的端部在显示区域2的边2-L的附近电连接。并且,驱动电极TL(n-4)的另一方的端部在显示区域2的边2-R的附近连接于第一开关S10。驱动电极TL(n-6)的一方的端部在边2-L的附近连接于成为线圈的端部的节点TT1,其另一方的端部在边2-R的附近连接于第一开关S10。并且,驱动电极TL(n-5)的另一方的端部在边2-R的附近连接于第二开关S11。驱动电极TL(n-3)的一方的端部在边2-L的附近连接于成为线圈的端部的节点TT2,其另一方的端部在边2-R的附近连接于第二开关S11。
在为磁场触摸检测时,由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,所以第一开关S10及第二开关S11成为接通状态。由此,驱动电极TL(n-3)~TL(n-6)串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与节点TT2之间,从而构成一个线圈。
对于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1),也同样地,在为磁场触摸检测时,驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与节点TT2之间。即,驱动电极TL(n)、TL(n-1)各自的一方的端部在显示区域2的边2-L的附近电连接。并且,驱动电极TL(n)的另一方的端部在显示区域2的边2-R的附近连接于第一开关S10。驱动电极TL(n-2)的一方的端部在边2-L的附近连接于成为线圈的端部的节点TT1,其另一方的端部在边2-R的附近连接于第一开关S10。并且,驱动电极TL(n-1)的另一方的端部在边2-R的附近连接于第二开关S11。驱动电极TL(n+1)的一方的端部在边2-L的附近连接于成为线圈的端部的节点TT2,其另一方的端部在边2-R的附近连接于第二开关S11。
在磁场触摸检测时,由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,所以第一开关S10及第二开关S11成为接通状态。由此,驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与节点TT2之间,从而构成一个线圈。
以下,同样地,在为磁场触摸检测时,由于第一开关S10及第二开关S11成为接通状态,所以驱动电极TL(n+2)~TL(n+5)串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与TT2之间,驱动电极TL(n+6)~TL(n+9)串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与TT2之间,驱动电极TL(n+10)~TL(n+13)也串联连接在成为线圈的端部的节点TT1与TT2之间。
由此,在为磁场触摸检测时,构成将驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)分别作为绕组的五个线圈。
切换驱动电路SC-L包括有多个第三开关、第四开关以及第五开关,第三开关和第四开关根据来自检测控制电路SR的选择信号而受到开关控制,第五开关根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制。在图9中,开关S20~S24相当于第三开关,开关S30~S34相当于第四开关,开关S40~S44相当于第五开关。
检测控制电路SR形成分别对应于在显示区域2上检测触摸的区域的多个选择信号并输出。从检测控制电路SR中输出的选择信号在为磁场触摸检测时作为指定检测触摸的线圈的选择信号来使用,在为电场触摸检测时作为指定检测触摸的驱动电极的选择信号来使用。在该实施方式一中,检测控制电路SR具有移位寄存器和控制电路SRC。移位寄存器具有串联连接的多个级(寄存器级),但在图9中,多个寄存器级中的仅有对应于驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)的寄存器级被示出为符号USI(0)~USI(4)。
在此,寄存器级USI(0)对应于驱动电极TL(n-6)~TL(n-3),寄存器级USI(1)对应于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1),寄存器级USI(2)对应于驱动电极TL(n+2)~TL(n+5)。另外,寄存器级USI(3)对应于驱动电极TL(n+6)~TL(n+9),寄存器级USI(4)对应于驱动电极TL(n+10)~TL(n+13)。
在进行触摸检测之前,根据控制信号T-CNT,在预定的寄存器级上设定预定的值。例如,在寄存器级USI(0)上设定预定的值。触摸检测每被执行,在寄存器级USI(0)上已设定的预定的值根据未图示的移位时钟信号而按顺序从寄存器级USI(1)向USI(4)移位(移动)。控制电路SRC根据在寄存器级USI(0)~USI(4)上所保持的值和磁场使能信号SC_EN而形成对应于各个寄存器级USI(0)~USI(4)的选择信号ST00、ST01~ST40、ST41并输出。
例如,如果在寄存器级USI(0)上保持有预定的值,则控制电路SRC使对应于该寄存器级USI(0)的选择信号ST00变为高电平,使对应于剩余各个寄存器级USI(1)~USI(4)的选择信号ST10、ST20、ST30以及ST40变为低电平。此时,控制电路SRC根据磁场使能信号SC_EN是指定为磁场触摸检测还是指定为电场触摸检测而变更选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41的电平。在磁场使能信号SC_EN指定为磁场触摸检测的情况下,控制电路SRC不论寄存器级USI(0)~USI(4)所保持的值如何,都使选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41分别变为低电平。另一方面,在磁场使能信号SC_EN指定为电场触摸检测的情况下,控制电路SRC将对应于保持有预定的值的寄存器级USI(0)的选择信号ST01设为低电平,使对应于剩余的寄存器级USI(1)~USI(4)的选择信号ST11、ST21、ST31以及ST41变为高电平。
当预定的值通过移位而从寄存器级USI(0)移动至USI(1)时,控制电路SRC根据寄存器级USI(1)上所保持的预定的值而使对应于该寄存器级USI(1)的选择信号ST10变为高电平,使剩余的选择信号ST00、ST20、ST30以及ST40变为低电平。在触摸检测为磁场触摸检测的情况下,控制电路SRC使选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41变为低电平,在为电场触摸检测的情况下,使选择信号ST11变为低电平,并使剩余的选择信号ST01、ST21、ST31以及ST41变为高电平。
以后,以同样的方式,根据预定的值在寄存器级USI(2)~USI(4)上移动,选择信号ST20~ST40按顺序成为高电平。此时,如果为磁场触摸检测,则选择信号ST11~ST41成为低电平,如果为电场触摸检测,则选择信号ST21~ST41按顺序成为低电平。像这样,由于预定的值是指定进行触摸检测的区域的信息,因此预定的值可视为触摸检测区域指定信息。
此外,在显示期间,与移位寄存器上所保持的值无关,控制电路SRC都使选择信号ST00、ST10、ST20、ST30以及ST40变为低电平,并使选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41变为高电平。例如,在同步信号TSHD被供给控制电路SRC且同步信号TSHD表示显示期间时,控制电路SRC形成上述的电平的选择信号。
切换驱动电路SC-L所具有的第三开关S20~S24根据对应的选择信号ST00~ST40而受到开关控制,第四开关S30~S34根据对应的选择信号ST01~ST41而受到开关控制,第五开关S40~S44根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制。在该实施方式一中,第三开关S20~S24、第四开关S30~S34以及第五开关S40~S44分别在被供给的信号(选择信号以及磁场使能信号)为高电平时成为接通状态,在为低电平时成为断开状态。例如,第三开关S20在所对应的选择信号ST00为高电平时成为接通状态,在为低电平时成为断开状态。另外,第四开关S30在所对应的选择信号ST01为高电平时成为接通状态,在为低电平时成为断开状态。同样地,第五开关S40在磁场使能信号SC_EN为高电平时成为接通状态,在为低电平时成为断开状态。剩余的第三开关、第四开关以及第五开关也是同样的。
驱动电极TL(n-6)、TL(n-2)、TL(n+2)、TL(n+6)以及TL(n+10)各自的一方的端部即成为线圈的端部的节点TT1经由第五开关S40~S44而与信号布线Ls连接。另外,驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)各自的一方的端部即成为线圈的端部的节点TT2经由第三开关S20~S24而与信号布线Lc连接。并且,驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)各自的一方的端部(节点TT2)经由第四开关S30~S34而与信号布线Lv连接。在此,在信号布线Ls上供给接地电压Vs,在信号布线Lv上供给预定的电压VCOMDC。另外,在信号布线Lc上,在磁场触摸检测时,供给线圈时钟信号CLK;在电场触摸检测时,供给电压周期性变化的控制信号TSV。
<<显示期间的动作>>
在显示期间,磁场使能信号SC_EN成为低电平。由此,切换电路SC-R内的第一开关S10以及第二开关S11成为断开状态。并且,切换驱动电路SC-L内的第五开关S40~S44也成为断开状态。在显示期间,选择信号ST00~ST40成为低电平,选择信号ST01~ST41成为高电平。因此,第三开关S20~S24也成为断开状态,第四开关S30~S34成为接通状态。
由于第五开关S40~S44成为断开状态,所以驱动电极TL(n-6)、TL(n-2)、TL(n+2)、TL(n+6)以及TL(n+10)各自的一方的端部(节点TT1)从信号布线Ls上电气分离。另外,由于第三开关S20~S24成为断开状态,因此驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)各自的一方的端部(节点TT2)从信号布线Lc上电气分离。此时,由于第四开关S30~S34成为接通状态,因此驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)各自的一方的端部(节点TT2)经由第四开关而与信号布线Lv电连接。
由此,在显示期间,从信号布线Lv上向驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)供给预定的电压VCOMDC。即,在显示期间,电压VCOMDC作为显示驱动信号而被供给这些驱动电极。
此外,也可以根据例如基于同步信号TSHD和磁场使能信号SC_EN的信号来开关控制第一开关S10以及S11,以使使第一开关S10以及S11在显示期间成为接通状态。通过如此地进行,从而在显示期间向驱动电极TL(n-3)、TL(n+1)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)以外的驱动电极也供给显示驱动信号VCOMDC成为可能。
<<磁场触摸检测的动作>>
在磁场触摸检测时,磁场使能信号SC_EN成为高电平。并且,从检测控制电路SR中输出的选择信号ST00、ST10、ST20、ST30以及ST40中的对应于检测触摸的区域的选择信号成为高电平。此时,从检测控制电路SR中输出的选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41分别成为低电平。
图9示出了在磁场触摸检测时作为检测触摸的区域而指定为驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的区域的情况。即,示出了指定驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的区域的选择信号ST10为高电平、剩余的选择信号ST00、ST20、ST30以及ST40为低电平时的状态。
根据磁场使能信号SC_EN成为高电平,第一开关S10以及第二开关S11成为接通状态,第五开关S40~S44也成为接通状态。由于第一开关S10以及第二开关S11成为接通状态,所以驱动电极TL(n-6)~TL(n-3)串联连接在节点TT1与节点TT2之间。这些驱动电极在俯视观察时靠近并彼此平行地延伸,因此通过这些驱动电极来构成将节点TT1和节点TT2分别作为端部的线圈。按同样的方式,通过驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)来构成将节点TT1和节点TT2作为端部的线圈,通过驱动电极TL(n+2)~TL(n+5)来构成将节点TT1和节点TT2作为端部的线圈,通过驱动电极TL(n+6)~TL(n+9)来构成将节点TT1和节点TT2作为端部的线圈,通过驱动电极TL(n+10)~TL(n+13)来构成将节点TT1和节点TT2作为端部的线圈。
由于第五开关S40~S44成为了接通状态,因此由驱动电极构成的线圈(图9中五个线圈)的端部TT1经由第五开关S40~S44而与信号布线Ls连接,接地电压Vs向各个线圈的端部TT1供给。
由于选择信号ST10为高电平、选择信号ST00、ST20、ST30以及ST40为低电平,因此第三开关S21为接通状态,第三开关S20、S22~S24成为断开状态。由此,由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈的端部(节点TT2)经由第三开关S21而与信号布线Lc连接,由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)以外的驱动电极构成的线圈的端部(节点TT2)从信号布线Lc上分开。此时,选择信号ST01~ST41为低电平,因此第四开关S30~S34成为断开状态,线圈的端部TT2从信号布线Lv上分开。
在磁场触摸检测中,向信号布线Lc供给线圈时钟信号CLK。因此,线圈时钟信号CLK经由第三开关S21而供给由根据高电平的选择信号ST10而已指定的驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈的端部(节点TT2)。此时,在由剩余的驱动电极构成的线圈的端部TT2上未供给线圈时钟信号CLK。在由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈的端部TT1上,经由第五开关S41而供给有接地电压Vs。因此,在由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈的端部(节点TT2)上,供给以接地电压Vs为基准而周期性变化的电压。其结果,由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈产生根据线圈时钟信号CLK的磁场。此时,在剩余的线圈上,由于未供给线圈时钟信号CLK,因此不产生磁场。
线圈时钟信号CLK可视为用于使磁场产生的磁场驱动信号。在这种情况下,检测控制电路SR可视为形成并输出了指定供给磁场驱动信号的线圈的选择信号。另外,当在由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈上产生磁场时,驱动电极TL(n+1)可以视为是磁场驱动信号所供给的预定的驱动电极。
虽然说明了将磁场驱动信号供给由驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成的线圈的情况,但能够以同样的动作将磁场驱动信号供给由其它驱动电极构成的线圈,使磁场产生。
<<电场触摸检测的动作>>
图10为示出实施方式一所涉及的显示装置1的构成的框图。图10所示的构成与在图9中示出的构成相同。与图9不同的是,图9示出了磁场触摸检测时的状态,而图10示出了电场触摸检测时的状态。即,图10所示的驱动电极TL(n-6)~TL(n+13)、切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR各自的构成与图9相同,第一开关~第五开关的状态与图9不同。以下,使用图10来说明电场触摸检测时的动作。
如在图9中已说明的,不论在磁场触摸检测以及电场触摸检测的哪一种情况下,从检测控制电路SR中输出的选择信号ST00、ST10、ST20、ST30以及ST40中的对应于检测触摸的区域的选择信号均成为高电平,其它选择信号成为低电平。另一方面,在电场触摸检测时从检测控制电路SR中输出的选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41与在磁场触摸检测时从检测控制电路SR中输出的选择信号的电平不同。即,如在图9中已说明的,在电场触摸检测时,选择信号ST01、ST11、ST21、ST31以及ST41中的对应于检测触摸的区域的选择信号成为低电平,剩余的选择信号成为高电平。并且,在电场触摸检测时,磁场使能信号SC_EN成为低电平。
在图10中,也与图9同样地,示出了作为检测触摸的区域而指定为相当于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的区域时的状态。因此,从检测控制电路SR中输出的选择信号ST00~ST40中的对应于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的选择信号ST10成为高电平,选择信号ST00、ST20、ST30以及ST40成为低电平。并且,选择信号ST01~ST41中的对应于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的选择信号ST11成为低电平,选择信号ST01、ST21、ST31以及ST41分别成为高电平。
在电场触摸检测中,由于磁场使能信号SC_EN成为低电平,所以第一开关S10及第二开关S11成为断开状态。并且,第五开关S40~S44也成为断开状态。由于第一开关S10及第二开关S11成为断开状态,所以驱动电极TL(n-6)的另一方的端部与驱动电极TL(n-4)的另一方的端部之间被电气分离,驱动电极TL(n-5)的另一方的端部与驱动电极TL(n-3)的另一方的端部之间也被电气分离。
同样地,驱动电极TL(n-2)的另一方的端部与驱动电极TL(n)的另一方的端部之间被电气分离,驱动电极TL(n-1)的另一方的端部与驱动电极TL(n+1)的另一方的端部之间也被电气分离,驱动电极TL(n+2)的另一方的端部与驱动电极TL(n+4)的另一方的端部之间被电气分离,驱动电极TL(n+3)的另一方的端部与驱动电极TL(n+5)的另一方的端部之间被电气分离。并且,驱动电极TL(n+6)的另一方的端部与驱动电极TL(n+8)的另一方的端部之间被电气分离,驱动电极TL(n+7)的另一方的端部与驱动电极TL(n+9)的另一方的端部之间也被电气分离,驱动电极TL(n+10)的另一方的端部与驱动电极TL(n+12)的另一方的端部之间被电气分离,驱动电极TL(n+11)的另一方的端部与驱动电极TL(n+13)的另一方的端部之间被电气分离。
另外,由于第五开关S40~S44成为断开状态,所以驱动电极TL(n-6)、TL(n-2)、TL(n+2)、TL(n+6)以及TL(n+10)各自的一方的端部(节点TT1)也从信号布线Ls上电气分离。
根据高电平的选择信号ST10,第三开关S21成为接通状态,根据低电平的选择信号ST00、ST20、ST30以及ST40,第三开关S20、S22~S24成为断开状态。另外,根据低电平的选择信号ST11,第四开关S31成为断开状态,根据高电平的选择信号ST01、ST21、ST31以及ST41,第四开关S30、S32~S34成为接通状态。由此,驱动电极TL(n+1)的一方的端部经由第三开关S21而与信号布线Lc连接,驱动电极TL(n-3)、TL(n+5)、TL(n+9)以及TL(n+13)各自的一方的端部经由第四开关S30、S32~S34而与信号布线Lv连接。
由于第一开关S10及第二开关S11成为了断开状态,因此驱动电极TL(n+1)从驱动电极TL(n-1)等上已电气分离。即,驱动电极TL(n+1)的另一方的端部未经由其它驱动电极而与接地电压Vs连接,成为浮接状态。在电场触摸检测中,由于向信号布线Lc供给电压周期性变化的控制信号TSV,因此该控制信号TSV就会作为电场驱动信号而供给驱动电极TL(n+1),驱动电极TL(n+1)就会产生对应于电场驱动信号的变化的电场。即,在由选择信号已指定的驱动电极上产生根据电场驱动信号的电场成为可能。
虽然以驱动电极TL(n+1)为例而进行了说明,但通过预定的值从寄存器级USI(0)向寄存器级USI(4)按顺序移动,按选择信号ST00、ST10、ST20、ST30、ST40的顺序,其电平成为高电平,与此相应,按选择信号ST01、ST11、ST21、ST31、ST41的顺序,其电平成为低电平。由此,按驱动电极TL(n+1)、TL(n-3)、TL(n+5)、TL(n+9)、TL(n+13)的顺序而驱动电极被指定,并向已指定的驱动电极供给电场驱动信号。其结果,按驱动电极TL(n+1)、TL(n-3)、TL(n+5)、TL(n+9)、TL(n+13)的顺序产生电场。对于图10中未示出的驱动电极,也以同样的方式,在已指定的驱动电极上产生电场。驱动电极TL(n+1)在电场触摸检测时可视为是电场驱动信号所供给的预定的驱动电极。
<切换放大电路的构成>
图11及图12为示出实施方式一所涉及的液晶显示装置1的构成的框图。在图11及图12中特别地示出了切换放大电路SC-D&AMP的构成和检测电极RL(0)~RL(p)中的RL(n-7)~RL(n+8)。在此,在图11中示出了磁场触摸检测时的状态,在图12中示出了电场触摸检测时的状态。切换放大电路SC-D&AMP的构成及检测电极RL(n-7)~RL(n+8)的构成在图11和图12中相同。因此,使用图11来说明切换放大电路SC-D&AMP的构成和检测电极RL(n-7)~RL(n+8)的构成,在图12中,省略这些构成的说明。
检测电极RL(0)~RL(p)形成于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上。该CF玻璃基板CGB如在图3及图7等中已说明的那样层叠于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上。在俯视观察时,检测电极RL(0)~RL(p)在列向(纵向)上延伸、并在行向(横向)上平行而配置。因此,在俯视观察时,检测电极RL(0)~RL(p)与驱动电极TL(0)~TL(p)交叉。
在图11中例示了这些检测电极RL(0)~RL(p)中的检测电极RL(n-7)~RL(n+8)。以下,使用例示出的检测电极RL(n-7)~RL(n+8)来说明。此外,图11虽然为了使图面变得易于观察而进行了缩小比例等,但按照实际的配置而描绘出。
在该实施方式一中,在为磁场触摸检测时,通过四个检测电极来形成一个线圈(二次绕组)。即,检测电极RL(n-6)的一方的端部与检测电极RL(n-5)的一方的端部在显示区域2的边2-D的附近电连接,检测电极RL(n-6)的另一方的端部与检测电极RL(n-4)的另一方的端部在显示区域2的边2-U的附近电连接,检测电极RL(n-5)的另一方的端部与检测电极RL(n-7)的另一方的端部在显示区域2的边2-U的附近电连接。检测电极RL(n-4)的一方的端部在显示区域2的边2-D处作为由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接。同样地,检测电极RL(n-7)的一方的端部在显示区域2的边2-D的附近作为由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的另一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接。
即,在俯视观察时,彼此平行地配置的检测电极RL(n-7)~RL(n-4)通过串联连接而构成线圈,线圈的一方的端部和另一方的端部与切换放大电路SC-D&AMP连接。
以同样的方式,检测电极RL(n-2)的一方的端部与检测电极RL(n-1)的一方的端部在显示区域2的边2-D的附近电连接,检测电极RL(n-2)的另一方的端部与检测电极RL(n)的另一方的端部在显示区域2的边2-U的附近电连接,检测电极RL(n-1)的另一方的端部与检测电极RL(n-3)的另一方的端部在显示区域2的边2-U的附近电连接。检测电极RL(n)的一方的端部在显示区域2的边2-D的附近作为由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接,检测电极RL(n-3)的一方的端部在显示区域2的边2-D的附近作为由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的另一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接。
另外,检测电极RL(n+2)的一方的端部与检测电极RL(n+3)的一方的端部电连接,检测电极RL(n+2)的另一方的端部与检测电极RL(n+4)的另一方的端部电连接,检测电极RL(n+3)的另一方的端部与检测电极RL(n+1)的另一方的端部电连接。检测电极RL(n+4)的一方的端部作为由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接,检测电极RL(n+1)的一方的端部作为由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的另一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接。
而且,检测电极RL(n+6)的一方的端部与检测电极RL(n+7)的一方的端部电连接,检测电极RL(n+6)的另一方的端部与检测电极RL(n+8)的另一方的端部电连接,检测电极RL(n+7)的另一方的端部与检测电极RL(n+5)的另一方的端部电连接。检测电极RL(n+8)的一方的端部作为由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接,检测电极RL(n+5)的一方的端部作为由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的另一方的端部而与切换放大电路SC-D&AMP连接。
切换放大电路SC-D&AMP包括切换电路(第二切换电路)SC-D和放大电路AMP。切换电路SC-D包括多个单刀双掷开关。在图11中,对应于由检测电极RL(n-7)~RL(n+8)构成的四个线圈的四个单刀双掷开关作为第六开关S50~S53而示出。由于这些第六开关S50~S53分别是单刀双掷开关,因此包括共同的端子P和第一端子C1、第二端子C2。
由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的一方的端部与第六开关S50的第二端子C2连接,该线圈的另一方的端部与第六开关S50的共同端子P连接。另外,由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的一方的端部与第六开关S51的第二端子C2连接,该线圈的另一方的端部与第六开关S51的共同端子P连接。并且,由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的一方的端部与第六开关S52的第二端子C2连接,该线圈的另一方的端部与第六开关S52的共同端子P连接。同样地,由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的一方的端部与第六开关S53的第二端子C2连接,该线圈的另一方的端部与第六开关S53的共同端子P连接。
第六开关S50~S53各自的第一端子C1与接地电压(第二电压)Vs连接。第六开关S50~S53分别由磁场使能信号SC_EN控制。即,在磁场使能信号SC_EN表示为磁场触摸检测的高电平时,在各个第六开关S50~S53中,共同端子P连接于第一端子C1。与此相对,在磁场使能信号SC_EN为表示电场触摸检测的低电平时,在各个第六开关S50~S53中,共同端子P连接于第二端子C2。
放大电路AMP在该实施方式一中具有多个单位放大电路。各个单位放大电路并未特别的限定,具有彼此相同的构成,与由检测电极构成的线圈一对一对应。如果以图11为例来阐述的话,放大电路AMP包括有四个单位放大电路。由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的一方的端部与所对应的单位放大电路的输入连接,由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的一方的端部与所对应的单位放大电路的输入连接。以同样的方式,由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的一方的端部与所对应的单位放大电路的输入连接,由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的一方的端部与所对应的单位放大电路的输入连接。这些单位放大电路的输出作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET(图5)供给。
由于各个单位放大电路具有彼此相同的构成,因此在图11中仅示出了四个单位放大电路中的与由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的一方的端部连接的单位放大电路。
虽然并未特别的限定,但在该实施方式一中,单位放大电路通过积分电路构成。即,单位放大电路包括:具有倒相输入(-)和非倒相输入(+)的运算放大器OP、积分电容元件CSS以及复位开关RS。对应的线圈的一方的端部与运算放大器OP的倒相输入(-)连接,运算放大器OP的非倒相输入(+)与接地电压Vs连接。在运算放大器OP的输出与倒相输入(-)之间并联连接有积分电容元件CSS和复位开关RS。
例如,在触摸检测之前,复位开关RS处于接通状态,积分电容元件CSS上已蓄积的电荷被放电。其后,复位开关RS处于断开状态,开始触摸检测。对应于触摸的有无或/和与外部检测物体的距离的信号变化在由检测电极构成的线圈的一方的端部发生。该信号变化周期性发生。构成单位放大电路的积分电路对预定的期间内的信号变化积分,并将积分的结果作为检测信号Rx(n)而输出。
放大电路AMP由于将信号变化放大并检测信号变化,因此也可视为检测电路。在将放大电路AMP视为检测电路的情况下,单位放大电路可视为单位检测电路。
<<磁场触摸检测的动作>>
在为磁场触摸检测时,磁场使能信号SC_EN成为高电平。由此,如图11所示,在各个第六开关S50~S53中,共同端子P连接于第一端子C1。其结果,接地电压Vs经由第六开关S50而供给由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的另一方的端部。同样地,接地电压Vs经由第六开关S51而供给由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的另一方的端部,接地电压Vs经由第六开关S52而供给由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的另一方的端部。并且,接地电压Vs经由第六开关S53而供给由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的另一方的端部。
如在图9中已说明的,在为磁场触摸检测时,由通过多个驱动电极(例如TL(n-2)~TL(n+1))构成的线圈产生磁场。如果笔正在接近,如图2的(A)所示,电容元件C通过笔内的线圈L1而充电。接着,如图2的(B)所示,笔内的线圈L1产生磁场。在该实施方式一中,通过由图11所示的多个检测电极(例如RL(n-3)~RL(n))构成的线圈来检测笔内的线圈L1所产生的磁场。
即,由于笔内的线圈L1所产生的磁场,在由检测电极构成的线圈上产生感应电压。由于该感应电压,以供给到线圈的另一方的端部(第六开关的共同端子P)的接地电压Vs为基准,线圈的一方的端部(第六开关的第二端子C1)中的信号变化。线圈的一方的端部中的信号一边以基准的接地电压Vs为中心而上下振动,一边衰减。构成单位放大电路的积分电路通过在预定的期间对线圈的一方的端部中的信号变化积分而形成检测信号(例如Rx(n))。
<<电场触摸检测的动作>>
接下来,使用图12来说明电场触摸检测时的切换放大电路SC-D&AMP的动作。
图12示出了电场触摸检测时的切换电路SC-D的状态。与图11不同的点是磁场使能信号SC_EN成为了低电平以使示出电场触摸检测。根据磁场使能信号SC_EN成为低电平,如图12所示,在各个第六开关S50~S53中,共同端子P连接于第二端子C2。
由此,由检测电极RL(n-7)~RL(n-4)构成的线圈的一方的端部与该线圈的另一方的端部经由第六开关S50而电连接。换句话说,线圈的另一方的端部从接地电压Vs上分开。同样地,由检测电极RL(n-3)~RL(n)构成的线圈的一方的端部与该线圈的另一方的端部经由第六开关S51而电连接,由检测电极RL(n+1)~RL(n+4)构成的线圈的一方的端部与该线圈的另一方的端部经由第六开关S52而电连接。并且,由检测电极RL(n+5)~RL(n+8)构成的线圈的一方的端部与该线圈的另一方的端部经由第六开关S53而电连接。
由于由检测电极构成的线圈各自的另一方的端部与接地电压Vs电气分离,因此各个线圈成为浮接状态。在电场触摸检测中,如在图10中已说明的,向已选择的驱动电极(例如TL(n+1))供给电压周期性变化的电场驱动信号。由此,在已选择的驱动电极与由检测电极构成并成为浮接状态的线圈之间产生电场。如在图4中已说明的,如果手指正在触摸,则电荷量发生变化,并在由检测电极构成的线圈的一方的端部上发生信号变化。该信号变化通过构成单位放大电路的积分电路在预定的时间内积分,作为检测信号(例如Rx(n))而向检测电路DET(图5)供给。
<磁场触摸检测与电场触摸检测的动作>
在为磁场触摸检测时,检测控制电路SR从由例如靠近显示区域2的边2-U而配置的驱动电极构成的线圈朝着由靠近显示区域2的边2-D而配置的驱动电极构成的线圈依次指定。此时,由配置于显示区域2的边2-R与边2-L之间的检测电极构成的多个线圈中的信号变化被放大电路AMP(图11)放大,作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。由此,能够掌握在显示区域2上从边2-U朝着边2-D而笔是否被触摸或与笔的距离,使显示装置1输出笔已触摸的坐标或/和笔压等成为可能。
另外,在为电场触摸检测时,检测控制电路SR从例如靠近显示区域2的边2-U而配置的驱动电极朝着靠近显示区域2的边2-D而配置的驱动电极依次指定。此时,由配置于显示区域2的边2-R与边2-L之间的检测电极构成的多个线圈(浮接状态的线圈)中的信号变化被放大电路AMP(图11)放大,作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。由此,能够掌握在显示区域2上从边2-U朝着边2-D而手指是否被触摸,使显示装置1输出手指已触摸的坐标等成为可能。
<驱动电极的构成>
图13为实施方式一所涉及的显示装置1的俯视图。另外,图14为实施方式一所涉及的显示装置1的截面图。在图13中部分示出了在显示区域2上包括驱动电极TL(n)的区域。在图13中由一点划线B-B’示出的区域的截面显示于图14的(A),由一点划线C-C’示出的区域的截面显示于图14的(B)。使用图13及图14来说明驱动电极、信号线、扫描线以及检测电极的构造的一个例子。
在图13中示出了驱动电极TL(n)和接近驱动电极TL(n)而配置的驱动电极TL(n+1)的一部分。驱动电极TL(n)与驱动电极TL(n+1)在俯视观察中沿行向(横向)延伸并沿列向(纵向)平行而配置。
在俯视观察时,多个辅助电极SM与驱动电极TL(n)、TL(n+1)平行地延伸。在该图中,三个辅助电极SM与驱动电极TL(n)平行地延伸,与驱动电极TL(n)电连接。另外,两个辅助电极SM与驱动电极TL(n+1)平行地延伸并电连接。同样地,在俯视观察时,扫描线GL(m)~GL(m+4)也与驱动电极TL(n)、TL(n+1)平行地延伸。另外,在俯视观察时,多条信号线以与驱动电极TL(n)、TL(n+1)交叉的方式在列向上延伸并在行向上彼此平行而配置。在图13中,对多条信号线中的三个信号线标注符号SL(n-1)~SL(n+1)作为例示。
在图13中由一点划线B-B’示出的区域的截面显示于图14的(A),由一点划线C-C’示出的区域的截面显示于图14的(B)。在图14的(A)中,在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上形成有第一导电层701,通过该第一导电层701(图7)而构成了扫描线GL(m+2)。在扫描线GL(m+2)上形成有例如四氮化三硅这样的绝缘层702,在绝缘层702上形成有第二导电层703。通过该第二导电层703而构成了信号线SL(n-1)~SL(n+1)。在图14的(A)中,第二导电层703作为由其构成的信号线SL(n-1)~SL(n+1)而描绘出。
在信号线SL(n-1)~SL(n+1)上形成有四氮化三硅这样的绝缘层和由层间树脂构成的绝缘层704。在绝缘层704上形成有第三导电层705。通过第三导电层705而构成了驱动电极TL(n)和辅助电极SM。在此,驱动电极TL(n)通过由例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide:ITO)构成的透过性高的透明电极来构成,辅助电极SM通过例如铝(Al)等低电阻的导电层来构成。此外,正如已述的那样,在本说明书中,除非特别地明确示出,否则均将由透明电极构成的驱动电极和电阻比该驱动电极低的辅助电极SM(第二电极)一并叙述为驱动电极。
在驱动电极TL(n)上形成有四氮化三硅这样的绝缘层706,在绝缘层706上形成有像素电极LDP。该像素电极LDP也由透明电极构成。在像素电极LDP与CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2之间隔着液晶层707。在该CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上形成有检测电极。
在图13中,省略了检测电极,但在该实施方式一中,在俯视观察时,多个检测电极以与信号线SL(n-1)~SL(n+1)平行的方式在列向上延伸并在行向上平行而配置。在图14的(A)中,作为例子而示出了检测电极RL(n-2)~RL(n+3)。
图14的(B)由于示出了在图13中与一点划线B-B’交叉的一点划线C-C’的区域的截面,因此在图14的(B)中示出了通过第一导电层701(图7)而构成的扫描线GL(m+3)、GL(m+2)。另外,在图14的(B)中示出了通过第三导电层705而构成的驱动电极TL(n+1)、TL(n)及辅助电极SM和像素电极LDP。并且,在图14的(B)中还示出了形成于以隔着液晶层707而与TFT玻璃基板TGB相对的方式配置的CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极RL(n)。
当在俯视观察时,扫描线与驱动电极如图13所示以与信号线交叉的方式重叠。它们如图14所示隔着绝缘层而相互重叠,在电气上分离。另外,在图13中省略了的检测电极也虽然在俯视观察时与驱动电极及扫描线重叠,但如图14所示,隔着绝缘层而重叠,已电气分离。
图15为示意性示出检测电极的一个例子的图。图15的(A)为示意性示出配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的多个检测电极的俯视图。在图15的(A)中,多个检测电极中的检测电极RL(n-2)~RL(n+2)作为代表而描绘出。检测电极RL(n-2)~RL(n+2)分别在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上成为显示区域2的区域上以彼此平行的方式配置。即,各个检测电极在显示区域2上配置为沿列向(纵向)延伸并沿行向(横向)平行。如果以图6为参照来说明的话,在俯视观察时,检测电极RL(n-2)~RL(n+2)配置为夹在显示区域2的边2-R与边2-L之间,与驱动电极TL(0)~TL(p)分别交叉。
在该实施方式一中,并未特别的限定,各个检测电极由四个单位检测电极URL(1)~URL(4)构成。如果以图15的(A)为例来说明的话,检测电极RL(n-2)~RL(n+2)分别由四个单位检测电极构成。在图15的(A)中,为了避免图面变得复杂,仅对构成检测电极RL(n)的四个单位检测电极标注符号URL(1)~URL(4),但剩余的检测电极分别也由四个单位检测电极URL(1)~URL(4)构成。
虽然并未特别的限定,但四个单位检测电极URL(1)~URL(4)边弯曲边在列向上延伸。另外,构成检测电极RL(n-2)~RL(n+2)各自的四个单位检测电极URL(1)~URL(4)在显示区域2的边2-U(图6)的附近由连接电极RCU(n-2)~RCU(n+2)连接。并且,四个单位检测电极URL(1)~URL(4)在显示区域2的边2-D(图6)的附近由连接电极RCD(n-2)~RCD(n+2)连接。即,通过连接电极RCU(n-2)~RCU(n+2)以及连接电极RCD(n-2)~RCD(n+2)中的各个连接电极,单位检测电极URL(1)~URL(4)彼此电连接。如果以例如检测电极RL(n)为例来说明的话,构成该检测电极RL(n)的四个单位检测电极URL(1)~URL(4)各自的一方的端部由连接电极RCU(n)电连接,各自的另一方的端部由连接电极RCD(n)电连接。由此,使检测电极RL(n)的电阻值变低。其它检测电极也是同样的。
连接电极RCU(n-2)~RCU(n+2)分别在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上沿显示区域2的边2-U而配置,连接电极RCD(n-2)~RCD(n+2)分别在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上沿显示区域2的边2-D而配置。
在该实施方式一中,通过多个检测电极RL(0)~RL(p)来构成多个线圈。为此,对应于两个检测电极的连接电极RCU间电连接。另外,在分别构成的线圈为二次绕组以上的情况下,对应于两个检测电极的连接电极RCD间电连接。在图11以及图12中,虽然将由检测电极构成的线圈为二次绕组的线圈作为例子而示出,但这里为了使说明变容易,说明由检测电极构成的线圈为一次绕组的情况。
为了用检测电极构成一次绕组的线圈,检测电极RL(n-2)~RL(n+2)将两个作为一组。由于连接电极RCU(n-2)~RCU(n+2)对应于检测电极RL(n-2)~RL(n+2),因此连接电极RCU(n-2)~RCU(n+2)也两个作为一组,已成为组的连接电极RCU彼此电连接。另一方面,对应于检测电极RL(n-2)~RL(n+2)的连接电极RCD(n-2)~RCD(n+2)分别经由配置于CF玻璃基板CGB上的信号布线而与配置于TFT玻璃基板TGB上的切换电路SC-D连接。
图15的(B)是作为一组的检测电极RL(n)与RL(n+1)的俯视图。在图15的(B)中,CCU(n:n+1)表示将连接电极RCU(n)与RCU(n+1)电连接的共同连接电极。在图15的(B)中,也仅对构成检测电极RL(n)的四个单位检测电极标注符号URL(1)~URL(4)。在图15的(B)中,虚线DRL表示配置于检测电极间的虚拟电极。虚拟电极DRL与单位检测电极平行而配置,配置为夹在检测电极间。如果未配置虚拟电极DRL,在配置有检测电极的区域和未配置有检测电极的区域上反射会不同。通过将虚拟电极DRL配置于检测电极间,使反射均匀化成为可能。
对应于检测电极RL(n+1)的连接电极RCD(n+1)成为由检测电极构成的线圈的一方的端部,与例如图11及图12中示出的第六开关S51的第二端子连接。在这种情况下,对应于检测电极RL(n)的连接电极RCD(n)成为由检测电极构成的线圈的另一方的端部,与图11及图12中示出的第六开关S51的共同端子P连接。对应于其它检测电极的连接电极RCU也两个作为一组,与共同连接电极CCU连接,对应于检测电极的连接电极RCD作为线圈的一方的端部以及另一方的端部而与第六开关的第二端子C2及共同端子P连接。
由此,通过彼此接近并平行而配置的两个检测电极来构成一次绕组的线圈。
如在图11及图12中已示出的,在通过检测电极来构成多个绕组的线圈(例如二次绕组的线圈)的情况下,例如将上述的检测电极RL(0)~RL(p)作为第一检测电极,将与该第一检测电极已电气分离的第二检测电极形成在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上。将两个第二检测电极间在显示区域2的边2-U的附近电连接。将对应于已电连接的第二检测电极中的一方的连接电极连接至例如图15的(B)中示出的连接电极RCD(n+1),将对应于第二检测电极中的另一方的连接电极作为线圈的端部而连接至第六开关的第二端子C2。由此,通过四个检测电极来构成多个绕组(二次绕组)的线圈成为可能。在这种情况下,在第一检测电极与第二检测电极之间形成绝缘层,第一检测电极与第二检测电极之间通过绝缘层分开。
变形例
说明了使用形成于TFT玻璃基板TGB上的驱动电极和形成于CF玻璃基板CGB上的检测电极来进行磁场触摸检测和电场触摸检测的例子,而在该变形例中,通过形成于TFT玻璃基板TGB上的驱动电极来进行磁场触摸检测和电场触摸检测。
图16为概念性地示出变形例所涉及的液晶显示装置1的构成的俯视图。图16的(A)示出了磁场触摸检测时的状态,图16的(B)示出了电场触摸检测时的状态。
在变形例中,通过在图7等中已说明的第三导电层705来形成多个第一驱动电极TLX(0)~TLX(p)和多个第二驱动电极TLY(0)~TLY(p)。在此,多个第二驱动电极TLY(0)~TLY(p)在列向(纵向)上延伸、并在行向(横向)上平行而配置。另外,多个第一驱动电极TLX(0)~TLX(p)在行向上延伸、并在列向上平行而配置。在图16的(A)及(B)中仅描绘出上述的第二驱动电极中的第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)和上述的第一驱动电极中的第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)。
第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)分别包括多个单位第一驱动电极。即,第一驱动电极TLX(n-2)包括单位第一驱动电极TLX(n-2):0~TLX(n-2):4,第一驱动电极TLX(n-1)包括单位第一驱动电极TLX(n-1):0~TLX(n-1):4。另外,第一驱动电极TLX(n)包括单位第一驱动电极TLX(n):0~TLX(n):4,第一驱动电极TLX(n+1)包括单位第一驱动电极TLX(n+1):0~TLX(n+1):4。
第一驱动电极TLX(n-2)所具有的单位第一驱动电极TLX(n-2):0~TLX(n-2):4分别在物理上彼此分开。同样地,单位第一驱动电极TLX(n-1):0~TLX(n-1):4彼此分开,单位第一驱动电极TLX(n):0~TLX(n):4彼此分开,单位第一驱动电极TLX(n+1):0~TLX(n+1):4也彼此分开。
以第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)在将单位第一驱动电极分开的区域上延伸的方式配置有第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)。如果以单位第一驱动电极TLX(n-2):0~TLX(n-2):4为例来说明第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)的配置的话,则就变为如下这样。
第二驱动电极TLY(n-2)在将单位第一驱动电极TLX(n-2):0与单位第一驱动电极TLX(n-2):1分开的区域上延伸,第二驱动电极TLY(n-1)在将单位第一驱动电极TLX(n-2):1与单位第一驱动电极TLX(n-2):2分开的区域上延伸。同样地,第二驱动电极TLY(n)在将单位第一驱动电极TLX(n-2):2与单位第一驱动电极TLX(n-2):3分开的区域上延伸,第二驱动电极TLY(n+1)在将单位第一驱动电极TLX(n-2):3与单位第一驱动电极TLX(n-2):4分开的区域上延伸。对于其它单位第一驱动电极,也同样地,第二驱动电极在将单位第一驱动电极间分开的区域上延伸。
构成同一第一驱动电极的多个单位第一驱动电极间通过由与第三导电层705不同的导电层例如第一导电层701(图7)形成的信号布线而电连接。如果以第一驱动电极TLX(n-2)为例来说明的话,构成该第一驱动电极TLX(n-2)的单位第一驱动电极TLX(n-2):0~TLX(n-2):4间通过由第一导电层701形成的信号布线G(n-2)而电连接。同样地,对于剩余的第一驱动电极TLX(n-1)~TLX(n+1),构成各个的单位第一驱动电极间也通过由第一导电层701形成的信号布线G(n-1)~G(n+1)而电连接。
由此,即使通过相同的第三导电层705来形成第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)和第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1),第一驱动电极与第二驱动电极也成为在电气分离的状态下当在俯视观察时第一驱动电极与第二驱动电极交叉的状态。
<<磁场触摸检测的动作>>
在磁场触摸检测中,如图16的(A)所示,向第二驱动电极TLY(n-1)以及TLY(n+1)各自的一方的端部供给接地电压Vs。另外,第二驱动电极TLY(n-2)及TLY(n)各自的一方的端部与图11所示的放大电路AMP连接,在放大电路AMP中与积分电路的输入连接。此时,第二驱动电极TLY(n-2)和TLY(n)各自的另一方的端部彼此电连接,第二驱动电极TLY(n-1)和TLY(n+1)各自的另一方的端部也彼此电连接。由此,构成将第二驱动电极TLY(n-2)以及TLY(n)分别当作绕组的一次绕组的线圈,构成将第二驱动电极TLY(n-1)及TLY(n+1)分别当作绕组的一次绕组的线圈。并且,已构成的线圈各自的一方的端部与积分电路连接,接地电压Vs供给向另一方的端部。
在为磁场触摸检测时,向第一驱动电极TLX(n-2)的一方的端部作为磁场驱动信号而供给线圈时钟信号CLK,向第一驱动电极TLX(n)的一方的端部供给接地电压Vs。此时,第一驱动电极TLX(n-2)和TLX(n)各自的另一方的端部彼此电连接,第一驱动电极TLX(n-1)和TLX(n+1)各自的另一方的端部彼此电连接。由此,构成将第一驱动电极TLX(n-2)、TLX(n)分别当作绕组的一次绕组的线圈,构成将第一驱动电极TLX(n-1)、TLX(n+1)分别当作绕组的一次绕组的线圈。
向由第一驱动电极TLX(n-2)和TLX(n)构成的线圈的一方的端部供给磁场驱动信号(线圈时钟信号CLK),向另一方的端部供给接地电压Vs。其结果,在由第一驱动电极TLX(n-2)和TLX(n)构成的线圈上产生随着磁场驱动信号的变化而变化的磁场。如果笔内的电容元件由于产生的磁场而被充电,则笔内的线圈就根据电容元件上已充电的电荷而产生磁场。根据在笔内的线圈上产生的磁场,在由第二驱动电极构成的线圈中信号变化。该线圈中的信号变化被放大电路AMP放大,通过检测电路DET来检测笔的有无和/或笔压。
磁场驱动信号(线圈时钟信号CLK)在供给了第一驱动电极TLX(n-2)之后供给第一驱动电极TLX(n-1)。此时,接地电压Vs并不是向第一驱动电极TLX(n)而是向第一驱动电极TLX(n+1)供给。按这种方式,产生磁场的线圈依次被变更。
在该变形例中,在俯视观察时,由第二驱动电极构成的多个线圈部分重叠。同样地,由第一驱动电极构成的多个线圈也部分重叠。即,在关注一个线圈的情况下,在成为所关注的线圈的绕组的第二驱动电极(第一驱动电极)间配置有成为相邻的另外的线圈的绕组的第二驱动电极(第一驱动电极)。由线圈产生的磁场在被线圈的绕组夹着的区域即线圈的内侧变强。磁场的检测也在被线圈的绕组夹着的区域(线圈的内侧)上灵敏度高。因此,通过使线圈部分重叠,从而减少所产生的磁场变弱的区域或灵敏度下降的区域成为可能。
<<电场触摸检测的动作>>
接下来,使用图16的(B)来说明电场触摸检测的动作。图16的(B)中示出的第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)以及第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)的构成与图16的(A)相同,因此省略说明。
在该变形例中,第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)各自的另一方的端部处于浮接状态。并且,第二驱动电极TLY(n-2)和TLY(n-1)各自的一方的端部彼此电连接,第二驱动电极TLY(n)和TLY(n+1)各自的一方的端部也彼此电连接。彼此已电连接的第二驱动电极TLY(n-2)和TLY(n-1)的一方的端部与图12中示出的放大电路AMP连接,彼此电连接的第二驱动电极TLY(n)和TLY(n+1)一方的端部也与放大电路AMP连接。
另外,第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)各自的另一方的端部处于浮接状态。在该变形例中,向第一驱动电极TLX(n-2)及TLX(n-1)各自的一方的端部供给作为电场驱动信号的控制信号TSV。
根据手指是否已触摸,第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)中的电荷量变化,伴随着该变化,第二驱动电极中的信号变化改变。第二驱动电极中的信号变化被放大电路AMP放大,通过检测电路DET检测。其结果,检测手指的触摸的有无等成为可能。此外,在将电场驱动信号供给了第一驱动电极TLX(n-2)及TLX(n-1)之后,向例如第一驱动电极TLX(n)、TLX(n+1)供给电场驱动信号,进行涉及第一驱动电极TLX(n)、TLX(n+1)的触摸的检测。
<<显示的动作>>
在显示时,向第二驱动电极TLY(n-2)~TLY(n+1)及第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+1)分别供给显示驱动信号。由此,进行基于信号线上的电压和显示驱动信号的显示。
<<第一驱动电极及第二驱动电极>>
图17为示出变形例所涉及的显示装置的构成的俯视图。在图17中,TLY(n-5)~TLY(n+4)表示第二驱动电极,TLX(0)~TLX(p)表示第一驱动电极。如在图16中已说明的,第二驱动电极及第一驱动电极通过形成于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的第三导电层705来形成。在图16中,说明了以线圈间部分重叠的方式在由第二驱动电极构成的线圈内配置了一个相邻的线圈的绕组的例子,而在图17中示出了在俯视观察时在线圈内分别配置有与该线圈相邻的两个线圈的绕组的例子。由此,如在图16中已述的,减少磁场的检测灵敏度下降的区域成为可能。此外,第一驱动电极TLX(0)~TLX(p)分别如在图16中已说明的那样具有多个单位第一驱动电极,多个单位第一驱动电极间通过信号布线而电连接。
图18为示出在图17中第二驱动电极TLY(n)与第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+2)交叉的部分的平面及截面的图。图18的(A)示出了第二驱动电极TLY(n)与第一驱动电极TLX(n-2)~TLX(n+2)交叉的部分的平面,图18的(B)示出了在图18的(A)中由一点划线D-D’示出的部分的截面。
在图18的(A)中,第二驱动电极TLY(n)由虚线示出。另外,TLX(n-2):0、TLX(n-2):1表示构成第一驱动电极TL(n-2)的单位第一驱动电极,TLX(n-1):0、TLX(n-1):1表示构成第一驱动电极TL(n-1)的单位第一驱动电极,TLX(n):0、TLX(n):1表示构成第一驱动电极TL(n)的单位第一驱动电极。并且,TLX(n+1):0、TLX(n+1):1表示构成第一驱动电极TL(n+1)的单位第一驱动电极,TLX(n+2):0、TLX(n+2):1表示构成第一驱动电极TL(n+2)的单位第一驱动电极。
如在图16中已说明的,构成同一第一驱动电极的单位第一驱动电极间在物理上分开,并通过与形成驱动电极的第三布线层705不同的布线层电连接。在图17以及图18中,第二驱动电极TLY(0)~TLY(p)分别在俯视观察时以与信号线SL(0)~SL(p)平行的方式延伸,第一驱动电极TLX(0)~TLX(p)以与扫描线GL(0)~GL(p)平行的方式延伸。在图18的(A)中描绘出信号线SL(0)~SL(p)中的信号线SL(n-3)~SL(n+4)。另外,扫描线仅描绘出扫描线GL(0)~GL(p)中的扫描线GL(m-3)~GL(m+6)。
构成同一第一驱动电极的单位第一驱动电极间通过由形成于TFT玻璃基板TGB上的第一导电层701(图7)构成的信号布线G(n-2)~G(n+2)电连接。由于扫描线GL(m-3)~GL(m+6)也由第一导电层701构成,因此通过第一导电层701而形成了连接单位第一驱动电极间的信号布线G(n-2)~G(n+2)和扫描线GL(m-3)~GL(m+6)。由此,即使不设置新的导电层也将单位第一驱动电极间电连接成为了可能。并且,单位第一驱动电极间通过两个信号布线连接。例如,在单位第一驱动电极TLX(n-2):0与单位第一驱动电极TLX(n-2):1之间并联地配置两个信号布线G(n-2),被电连接。由此,即使信号布线G(n-2)的电阻值比较高,也将合成电阻减小被变为了可能。
另外,在俯视观察时重叠于第二驱动电极TLY(n)上的各个信号线SL(n-1)~SL(n+1)与第二驱动电极TLY(n)之间,在显示区域2的边2-U(例如图6)的附近,连接有未图示的开关。同样地,在各个信号线SL(n-1)~SL(n+1)与第二驱动电极TLY(n)之间,在显示区域2的边2-D(例如图6)的附近,也连接有未图示的开关。该相连接在第二驱动电极TLY(n)与各个信号线SL(n-1)~SL(n+1)之间的开关在触摸检测时(磁场触摸检测时和电场触摸检测时)被处于接通状态。由此,在磁场触摸检测时和电场触摸检测时,信号线SL(n-1)~SL(n+1)与第二驱动电极TLY(n)并联连接,使第二驱动电极TLY(n)的合成电阻变小成为可能。虽然以第二驱动电极TLY(n)为例而进行了说明,但其它第二驱动电极也同样地,在触摸检测时,通过信号线而使其合成电阻变小。
在图18的(B)中,LDP表示像素电极,SL(n-3)~SL(n+3)表示由第二导电层703(图7)形成的信号线。TLY(n)表示由第三导电层705形成的第二驱动电极。另外,TLX(n-1):0以及TLX(n-1):1分别表示构成第一驱动电极TLX(n-1)的单位第一驱动电极。单位第一驱动电极TLX(n-1):0、TLX(n-1):1也由第三导电层705构成,但在物理上断开。G(n-1)表示由第一导电层701形成的信号布线,在物理上彼此分开的单位第一驱动电极TLX(n-1):0及TLX(n-1):1经由设于绝缘层704等的开口部而与信号布线G(n-1)电连接。由此,在物理上分开的单位第一驱动电极TLX(n-1):0和TLX(n-1):1被电连接,如在图16中已说明的,传递磁场驱动信号、电场驱动信号以及显示用驱动信号成为了可能。
虽然说明了在磁场触摸检测时通过第一驱动电极TLX来构成产生磁场的线圈(以下也称为磁场产生线圈或第一线圈)、通过第二驱动电极TLY来构成检测磁场的线圈(以下也称为磁场检测线圈或第二线圈)的例子,但并非限定于此。例如,也可以通过第二驱动电极TLY来构成磁场产生线圈,通过第一驱动电极TLX来构成磁场检测线圈。
在实施方式一中,在磁场触摸检测时,产生磁场的磁场产生线圈与检测来自笔的磁场的磁场检测线圈变为了各自分开。例如,在图9以及图11中,通过驱动电极来构成磁场产生线圈,通过检测电极来构成磁场检测线圈。另外,在变形例中,通过第一驱动电极而构成了磁场产生线圈,通过第二驱动电极而构成了磁场检测线圈。
如在图2中已说明的,在同一线圈(L2)上产生磁场而检测来自笔的磁场的情况下,恐怕检测变迟或者检测精度下降。即,线圈附带寄生电容等。因此,即使停止磁场驱动信号向线圈的供给,线圈上的电压等也在变动,结束也需要时间。在用同一线圈检测来自笔的磁场的情况下,如果在线圈上的变动结束于预定的值的定时未进行检测,就成为误检测。因此,考虑到检测变迟。另外,在等待线圈上的变动结束的期间,笔也由于电容元件上已蓄积的电荷而在不断产生磁场。因此,在等待线圈上的变动结束的期间,电容元件上已储存的电荷也会失去。因此,如果检测磁场的定时延迟,来自笔的磁场变弱,导致检测精度下降。
在实施方式一中,检测笔已产生的磁场的磁场检测线圈成为与磁场产生线圈不同的线圈。因此,在停止了磁场驱动信号的供给之后,即使磁场产生线圈上的电压等不断在变动,磁场检测线圈上的电压等也不变动,因此,在短时间内开始磁场检测成为可能。由此,防止检测变迟成为可能。并且,即使不等待磁场产生线圈上的变动的结束,也能够开始检测,因此在从笔上产生了强磁场时开始检测成为可能,防止检测精度的下降成为可能。
在实施方式一中,通过切换电路SC-R、SC-L,驱动电极作为构成磁场产生线圈的驱动电极或产生电场的驱动电极而切换来使用。即,在为磁场触摸检测时,通过驱动电极来构成磁场产生线圈,向已选择的磁场产生线圈供给磁场驱动信号和预定的电压(接地电压Vs)。另一方面,在电场触摸检测时,对已选择的驱动电极在浮接状态下供给电场驱动信号。由此,在电场触摸检测时,使根据电场驱动信号的电场从已选择的驱动电极上产生成为可能。
另外,通过切换电路SC-D,检测电极作为构成磁场检测线圈的检测电极或检测电场的检测电极切换来使用。即,在磁场触摸检测时,在磁场检测线圈上供给预定的电压(接地电压Vs),以预定的电压为基准,检测磁场检测线圈中的信号变化。另一方面,在电场触摸检测时,检测电极被设定为浮接状态,由于触摸而产生的电荷变化作为检测电极中的信号变化而被检测。
像这样,能在磁场触摸检测和电场触摸检测中使用同一电极(驱动电极以及检测电极),因此,不要求为了磁场触摸检测和/或电场触摸检测而设置新的电极或信号布线,因此抑制显示装置的价格的上升成为可能。
在变形例中,在磁场触摸检测时,磁场产生线圈和磁场检测线圈由驱动电极构成。另外,在电场触摸检测时,通过驱动电极来进行电场的产生与检测。因此,例如即使不设置检测电极,也能执行磁场触摸检测和电场触摸检测,能抑制显示装置的价格的上升。
考虑不使用电阻值比透明电极低的辅助电极SM(第二电极)而仅将透明电极作为驱动电极来构成磁场产生线圈和/或磁场检测线圈。例如,在用驱动电极(不具有辅助电极SM)来构成磁场产生线圈的情况下,由于驱动电极的电阻值高,因此在显示区域2上产生的磁场的强度产生差异。如果以图6为例来说明的话,磁场驱动信号从显示区域2的边2-D侧供给驱动电极,但在这种情况下,与在边2-D侧产生的磁场相比,在边2-U侧产生的磁场变弱。因此,在显示区域2上,磁场的强度产生差异,在磁场的强度上产生分布。
另外,在由驱动电极(不具有辅助电极SM)构成磁场检测线圈的情况下,由于驱动电极的电阻值高,因此导致在显示区域2上由于在与放大电路AMP已分开的区域上的磁场的变化而产生的放大电路AMP的输入信号的变化与由于在靠近放大电路AMP的区域上的磁场的变化而产生的放大电路AMP的输入信号的变化不同。因此,想到在通过驱动电极来形成了磁场检测线圈的情况下,也导致在显示区域2上的检测位置(区域)产生检测灵敏度的差异。
并且,在通过由透明电极构成的驱动电极来构成磁场产生线圈和磁场检测线圈两者的情况下,如上所述,就会产生磁场产生上的差异和磁场检测上的差异两者。其结果,供给放大电路AMP的信号变化根据在显示区域2上检测的位置而有偏差。为了应对这个问题,考虑根据检测的位置而变更例如放大电路AMP(检测电路)的放大率等特性。然而,该变更成为很大的负担,恐怕导致显示装置的价格上升。
在实施方式一中,在磁场触摸检测时,通过具有透明电极和辅助电极的驱动电极来构成磁场产生线圈。透明电极的电阻值比较大,但辅助电极的电阻值比透明电极小。因此,具有透明电极和与透明电极并联连接的辅助电极(第二电极)的驱动电极的合成电阻变小。由此,在产生磁场时,产生强磁场成为可能,使笔内的电容元件上所储存的电荷量变多成为可能。
另外,检测来自笔的磁场的磁场检测线圈由形成于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极构成。检测电极由例如铝等构成,因此电阻值小。另外,形成于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的导电层的数量比形成于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的导电层的数量少。例如,如果以图14为参照来说明的话,在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上形成有形成扫描线、信号线以及驱动电极等的多个导电层,而在CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上仅是形成有形成检测电极的导电层。因此,附带于检测电极上的寄生电容变小。在磁场触摸检测时,磁场检测线圈由电阻值小、附带的寄生电容也小的检测电极构成,因此减少在显示区域2上检测灵敏度的差异成为可能。
在实施方式一中,在产生磁场时,使用利用了具有透明电极和辅助电极的驱动电极的磁场产生线圈,产生强磁场。另外,在检测来自笔的磁场时,使用采用了电阻值以及寄生电容小的检测电极的磁场检测线圈,进行磁场的检测。在显示区域2上,即使产生的磁场出现了差异,也可产生强磁场,因此使笔的电容元件上所储存的电荷量变多,由此差异的影响被降低。另一方面,在检测来自笔的磁场时,由于使用检测电极,显示区域2上的检测灵敏度的差异被减少。因此,减少供给放大电路AMP的信号变化根据在显示区域2上的检测位置的偏差成为可能。由此,变得没有必要根据检测的位置而变更放大电路AMP(检测电路)的特性。或者,使变更减少成为可能。
此外,在实施方式一中,放大电路AMP在磁场触摸检测和电场触摸检测两者中共用。当磁场触摸检测时在构成线圈的检测电极上产生的信号变化的值与当电场触摸检测时在检测电极上产生的信号变化的值不同。因此,优选在磁场触摸检测时和电场触摸检测时变更或切换放大电路AMP的特性。例如,优选在磁场触摸检测时和电场触摸检测时切换积分电容CGS(图11、图12)的值。
在变形例中,在为磁场触摸检测时,磁场产生线圈和磁场检测线圈由驱动电极构成。另外,在为电场触摸检测时,也通过驱动电极来进行电场的产生与检测。构成磁场产生线圈的驱动电极通过将在物理上分开的单位驱动电极(单位第一驱动电极)利用信号布线电连接而构成。由于通过信号布线来连接物理上断开的单位驱动电极,因此构成磁场产生线圈的驱动电极恐怕电阻值以及附带的寄生电容变大。然而,例如即使不设置检测电极,也能执行磁场触摸检测和电场触摸检测,能抑制显示装置的价格的上升。
(实施方式二)
图19为示出实施方式二所涉及的显示装置1的构成的框图。图19与图5类似,因而在此主要说明不同点。在图19中,栅极驱动器5、触摸控制装置6以及信号线驱动器D-DRV与在图5中示出的栅极驱动器5、触摸控制装置6以及信号线驱动器D-DRV相同,因此省略说明。图19中示出的控制电路D-CNT与图5中示出的控制电路D-CNT类似,但图19中示出的控制电路D-CNT在图5中示出的控制电路D-CNT的基础上还形成表示显示的期间的显示控制信号DP_EN和将该显示控制信号DP_EN的相位倒相了的倒相显示控制信号/DP_EN。该显示控制信号DP_EN、倒相显示控制信号/DP_EN根据例如同步信号TSHD而形成。在该实施方式二中,显示控制信号DP_EN在显示期间成为高电平,在磁场触摸检测及电场触摸检测时成为低电平。因此,倒相显示控制信号/DP_EN在显示期间成为低电平,在磁场触摸检测及电场触摸检测时成为高电平。
在实施方式一中,驱动电极TL(0)~TL(p)在行向(横向)上延伸、并在列向(纵向)上平行而配置,驱动电极TL(0)~TL(p)与信号线SL(0)~SL(p)交叉。另外,检测电极RL(0)~RL(p)在列向上延伸、在行向上平行而配置。
与此相反,在实施方式二中,驱动电极TL(0)~TL(p)在列向上延伸、并在行向上平行而配置。信号线SL(0)~SL(p)与实施方式一同样在列向上延伸、并在行向上平行而配置。因此,在实施方式二中,从顶视图出发显示区域2A的情况下,驱动电极TL(0)~TL(p)与信号线SL(0)~SL(p)平行而配置。另外,在实施方式二中,检测电极RL(0)~RL(p)在行向上延伸,并在列向上平行而配置。因此,与实施方式一同样地,检测电极(第二布线)RL(0)~RL(p)在显示区域2A上与驱动电极(第一布线)TL(0)~TL(p)交叉,与信号线SL(0)~SL(p)也交叉。
在图19中,3A表示信号线选择器。信号线选择器3A在显示期间时与图5中示出的信号线选择器3同样地工作。即,信号线选择器3A从信号线驱动器D-DRV中分时地被供给图像信号。在显示期间,根据选择信号SEL1以及SEL2而将已供给的图像信号向适当的信号线传递。
与此相对,在磁场触摸检测及电场触摸检测时即触摸检测期间,信号线选择器3A将信号线与驱动电极电连接。沿着显示区域2A的边2-U而配置有切换电路SC-UA1。该切换电路SC-UA1也在触摸检测期间将信号线与驱动电极电连接。因此,在触摸检测期间,在显示区域2A的边2-U侧和边2-D侧,信号线与驱动电极电连接。由此,在触摸检测期间,驱动电极的合成电阻被减小。此外,在图19中,为了避免图面变复杂,省略了配置于信号线选择器3A与显示区域2A之间的驱动电极,仅示出了信号线SL(0)~SL(p)。同样地,省略了配置于显示区域2A与切换电路SC-UA1之间的信号线,仅示出了驱动电极TL(0)~TL(p)。
在触摸检测期间,选择信号从检测控制电路SX中供给切换驱动电路(驱动电路,第一切换电路)SC-DA。在切换驱动电路SC-DA上供给有预定的电压VCOMDC以及接地电压Vs。另外,在磁场触摸检测时,在切换驱动电路SC-DA上供给线圈时钟信号CLK;在电场触摸检测时,供给电压周期性变化的控制信号TSV(记作CLK/TSV)。
在显示区域2A的边2-U的附近配置有切换电路SC-UA2。切换电路SC-UA2在边2-U侧连接于驱动电极TL(0)~TL(p),在磁场触摸检测时,将预定的驱动电极间电连接。
在上述的切换驱动电路SC-DA上,预定的驱动电极间也被电连接。在磁场触摸检测时,预定的驱动电极间通过切换电路SC-UA2而被电连接,由此形成将驱动电极作为绕组的多个磁场产生线圈。切换驱动电路SC-DA根据来自检测控制电路SX的选择信号而从多个磁场产生线圈中选择产生磁场的磁场产生线圈,将接地电压Vs和线圈时钟信号CLK供给已选择的磁场产生线圈。在已选择的磁场产生线圈上,以接地电压Vs为基准,线圈时钟信号CLK作为磁场驱动信号而供给,产生根据磁场驱动信号的磁场。在触摸检测期间,由于通过信号线选择器3A以及切换电路SC-UA1而使信号线与驱动电极电连接,因此能使驱动电极的合成电阻变小,已选择的磁场产生线圈产生强磁场。
切换电路SC-UA2在电场触摸检测时将驱动电极间电气分离。另外,切换驱动电路SC-DA向已选择的驱动电极供给控制信号TSV作为电场驱动信号,以使根据来自检测控制电路SX的选择信号而已选择的驱动电极成为浮接状态。由此,已选择的驱动电极产生根据电场驱动信号的电场。
配置于显示区域2A上的检测电极RL(0)~RL(p)经由信号布线RLL(0)~RLL(p)而与切换放大电路(第二切换电路,检测电路)SC-LA以及SC-RA连接。在实施方式二中,彼此相邻地配置的两个检测电极成为组,已成为组的两个检测电极的端部电连接,两个检测电极的另外的端部与信号布线RLL连接。如果说明一个例子的话,检测电极RL(0)与平行于该检测电极RL(0)并相邻的检测电极RL(1)成为组。已成为组的检测电极RL(0)与检测电极RL(1)在边2-L侧电连接,在边2-R侧连接于信号布线RLL(0)和RLL(1),连接于切换放大电路SC-LA。同样地,已成为组的检测电极RL(2)与检测电极RL(3)在边2-R侧电连接,在边2-L侧连接于信号布线RLL(2)和RLL(3),连接于切换放大电路SC-RA。
切换放大电路SC-RA、SC-LA在磁场触摸检测时将接地电压Vs供给信号布线RLL(0)~RLL(p)中的第一信号布线(例如RLL(1)、RLL(3),以下也称为切换信号布线),将第二信号布线(例如RLL(0)、RLL(2),以下也称为检测信号布线)中的信号变化放大,并作为检测信号Rx而向检测电路DET供给。在实施方式二中,通过彼此接近并平行配置的检测电极而构成一次绕组的磁场检测线圈。通过经由切换信号布线而将接地电压Vs供给该磁场检测线圈,切换放大电路SC-RA、SC-LA经由检测信号布线而接收磁场检测线圈中的以接地电压Vs为基准的信号变化并放大。其结果,向检测电路DET供给对应于来自笔的磁场的检测信号成为可能,能够检测笔的有无和/或笔压。
另外,在电场触摸检测时,切换放大电路SC-RA、SC-LA使信号布线RLL(0)~RLL(p)中的切换信号布线处于浮接状态,将检测信号布线中的信号变化放大并作为检测信号Rx而向检测电路DET供给。根据手指是否被触摸,电场变化。随着该变化,检测信号布线中的信号变化。因此,通过在检测电路DET中判定检测信号Rx,能够检测手指的有无。
此外,在该实施方式二中,来自笔的磁场通过多个磁场检测线圈来检测,作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。另外,在电场触摸检测时,根据电场驱动信号而产生的电场的变化也通过多个检测电极来检测,也作为检测信号Rx(0)~Rx(p)而向检测电路DET供给。
在显示期间,预定的电压VCOMDC从切换驱动电路SC-DA中作为显示驱动电压而供给驱动电极。显示的动作由于与实施方式一相同,因此省略。此外,在显示期间,信号线选择器3A及切换电路SC-UA1将信号线与驱动电极电气分离。
<信号线选择器3A及切换电路SC-UA1>
接下来,说明信号线选择器3A及切换电路SC-UA1的一个例子。图20为示出实施方式二所涉及的显示装置中的信号线选择器3A及切换电路SC-UA1的构成的电路图。在图20中,TL(0)~TL(p)表示配置于显示区域2A上的驱动电极,SL表示配置于显示区域2A上的信号线。在俯视观察时,如图20所示,驱动电极TL(0)~TL(p)与多条信号线SL配置为彼此平行地延伸。
信号线选择器3A包括有多个单位选择器U3A。单位选择器U3A具有彼此相同的构成,因此在图20中,详细地示出了一个单位选择器U3A的构成。单位选择器U3A包括有第七开关S60和第八开关S70、S71。第七开关S60连接在信号线驱动器D-DRV的输出节点ndrv(0)与切换驱动电路SC-DA的节点nda(0)之间,根据倒相显示控制信号/DP_EN而受到开关控制。另外,第八开关S70及S71连接在信号线驱动器D-DRV的输出节点ndrv(0)与信号线SL之间,第八开关S70根据选择信号SEL1而受到开关控制,第八开关S71根据选择信号SEL2而受到开关控制。
在显示期间,由于倒相控制信号/DP_EN成为低电平,因此第七开关S60成为断开状态。由此,驱动电极TL(0)与信号线SL被分开。另一方面,在显示期间,选择信号SEL1和SEL2互补性地成为高电平,第八开关S70和S71互补性地成为接通状态。由此,从信号线驱动器D-DRV的输出节点ndrv(0)中输出的图像信号分时供给多条信号线SL(图中两个信号线)。
在触摸检测时,倒相显示控制信号/DP_EN成为高电平,选择信号SEL1及SEL2均成为高电平。由此,在触摸检测时,第七开关S60以及第八开关S70、S71成为接通状态。其结果,在触摸检测时,多条信号线SL与驱动电极TL(0)电连接。
切换电路SC-UA1也包括具有彼此相同的构成的多个单位切换电路U-UA1。在图20中,仅对与单位信号线选择器U3A对应的单位切换电路U-UA1示出了详细的构成。单位切换电路U-UA1包括有第九开关S80~S82。第九开关S80连接在驱动电极TL(0)与节点nua(0)之间,第九开关S81及S82分别连接在信号线SL与节点nua(0)之间。第九开关S80~S82根据倒相显示控制信号/DP_EN而受到开关控制。
在显示期间,由于倒相显示控制信号/DP_EN成为低电平,因此第九开关S80~S82成为断开状态。与此相反,在触摸检测时,倒相显示控制信号/DP_EN成为高电平,第九开关S80~S82成为接通状态。由此,在显示期间,信号线SL从驱动电极TL(0)上电气分离。另一方面,在触摸检测时,经由第九开关S80~S82,信号线SL与驱动电极TL(0)电连接。
信号线选择器3A沿显示区域2A的边2-D而配置,切换电路SC-UA1沿显示区域2A的边2-U而配置。因此,在触摸检测时,在边2-D侧信号线SL与驱动电极TL(0)连接,同时在边2-U侧信号线SL也与驱动电极TL(0)连接。即,多条信号线SL对驱动电极TL(0)并联连接。该结果,在触摸检测时,使驱动电极TL(0)的合成电阻变小成为可能。另一方面,在显示期间,驱动电极TL(0)从信号线SL上电气分离,因此通过将显示驱动信号供给驱动电极TL(0),从而显示驱动信号和图像信号被供给像素,进行显示成为可能。
虽然以对应于驱动电极TL(0)的单位信号线选择器U3A及单位切换电路U-UA1为例而进行了说明,但对于对应于其它驱动电极TL(1)~TL(p)的单位信号线选择器U3A及单位切换电路U-UA1,构成以及动作也是相同的。
此外,在图20中,为了使说明变容易,示出了在触摸检测时对一个驱动电极连接两个信号线的例子,但并非限定于此。例如,当触摸检测时,也可以将三个以上的信号线与一个驱动电极并联连接。
<磁场产生线圈>
图21为示出实施方式二所涉及的液晶显示装置的构成的示意性俯视图。在实施方式二中,在磁场触摸检测时,使用配置于显示区域2A上的驱动电极TL(0)~TL(p)来形成磁场产生线圈。在该实施方式二中,在磁场触摸检测时,通过利用切换电路SC-UA2和切换驱动电路SC-DA而将预定的驱动电极间电连接,从而形成磁场产生线圈。使用图21来说明通过切换电路SC-UA2和切换驱动电路SC-DA来将驱动电极作为绕组而形成磁场产生线圈的动作。此外,在图21中,省略了在图20中说明过的切换电路SC-UA1以及信号线选择器3A,但在触摸检测时,通过切换电路SC-UA1以及信号线选择器3A而将多条信号线与各个驱动电极并联连接。
在图21中,示出了二次绕组的磁场产生线圈通过驱动电极来形成的情况。另外,为了使说明变容易,在图21上仅示出了形成于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的驱动电极TL(0)~TL(p)中的驱动电极TL(0)~TL(8)。
切换电路SC-UA2沿显示区域2A的边2-U而配置,与切换电路SC-UA1的节点nua(0)~nua(8)(参照图20)连接。正如由图20所理解的,节点nua(0)~nua(8)在磁场触摸检测时连接于对应的驱动电极TL(0)~TL(8)。切换驱动电路SC-DA沿显示区域2A的边2-D而配置,包括节点nda(0)~nda(8)(参照图20)。正如由图20所理解的,在磁场触摸检测时,节点nda(0)~nda(8)连接于对应的驱动电极TL(0)~TL(8)。此外,在图20中,如已说明的,在磁场触摸检测时,多条信号线与各个驱动电极TL(0)~TL(8)并联连接。
在磁场触摸检测时,切换电路SC-UA2将对应于驱动电极TL(0)的节点nua(0)与对应于驱动电极TL(3)的节点nua(3)电连接,将对应于驱动电极TL(1)的节点nua(1)与对应于驱动电极TL(4)的节点nua(4)电连接。另一方面,切换驱动电路SC-DA包括连接对应于驱动电极TL(1)的节点nda(1)与对应于驱动电极TL(3)的节点nda(3)的信号布线。由此,在磁场触摸检测时,彼此平行而配置的驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)通过切换电路SC-UA2和切换驱动电路SC-DA而串联连接,形成将这些驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)作为绕组的磁场产生线圈。
并且,在磁场触摸检测时,切换驱动电路SC-DA从边2-D侧将接地电压Vs供给对应于驱动电极TL(0)的节点nda(0),将线圈时钟信号CLK供给对应于驱动电极TL(4)的节点nda(4)。由此,形成以被驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)夹着的驱动电极TL(2)为中心的磁场产生线圈,产生根据线圈时钟信号CLK而变化的磁场。在这种情况下,产生的磁场在作为线圈的中心的驱动电极TL(2)上成为最强的磁场。
在磁场触摸检测时,以同样的方式,通过切换电路SC-UA2和切换驱动电路SC-DA而形成将另外的驱动电极作为绕组的磁场产生线圈。例如,形成将驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)作为绕组的磁场产生线圈。在这种情况下,驱动电极TL(7)成为磁场产生线圈的中心,在将接地电压Vs和线圈时钟信号CLK供给了该磁场产生线圈的情况下,就会在驱动电极TL(7)的区域上产生更强的磁场。
按这种方式,在磁场触摸检测时,形成将驱动电极作为绕组的多个磁场产生线圈,但是,将线圈时钟信号CLK供给已形成的多个磁场产生线圈中的哪一个磁场产生线圈通过检测控制电路SX(图19)确定。
<切换电路SC-UA2的构成>
图22为示出实施方式二所涉及的切换电路SC-UA2的构成的电路图。在图22中示出了对应于图21所示的驱动电极TL(0)~TL(8)和靠近驱动电极TL(8)而配置的驱动电极TL(9)的部分的电路。
切换电路SC-UA2包括有第十开关S90~S93。第十开关S90~S93分别根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制。即,在磁场使能信号SC_EN为高电平时成为接通状态;在为低电平时成为断开状态。换种说法,在磁场触摸检测时,第十开关S90~S93成为接通状态;在电场触摸检测时,第十开关S90~S93成为断开状态。
第十开关S90连接在对应于驱动电极TL(0)的节点nua(0)与对应于驱动电极TL(3)的节点nua(3)之间,第十开关S91连接在对应于驱动电极TL(1)的节点nua(1)与对应于驱动电极TL(4)的节点nua(4)之间。同样地,第十开关S92连接在对应于驱动电极TL(5)的节点nua(5)与对应于驱动电极TL(8)的节点nua(8)之间,第十开关S93连接在对应于驱动电极TL(6)的节点nua(6)与对应于驱动电极TL(9)的节点nua(9)之间。
由此,在磁场触摸检测时,在显示区域2的边2-U侧,驱动电极TL(0)与驱动电极TL(3)连接,驱动电极TL(1)与驱动电极TL(4)连接。并且,此时,驱动电极TL(5)与驱动电极TL(8)连接,驱动电极TL(6)与驱动电极TL(9)连接。另一方面,在为电场触摸检测时,驱动电极TL(0)~TL(9)电气分离。
对于驱动电极TL(10)~TL(p),也同样地,通过第十开关,在为磁场触摸检测时,预定的驱动电极间被电连接;在为电场触摸检测时,驱动电极间被电气分离。
<切换驱动电路SC-DA的构成>
图23为示出实施方式二所涉及的切换驱动电路SC-DA的构成的电路图。在图23中仅示出了在图22中已述的、对应于驱动电极TL(0)~TL(9)的部分的电路。
切换驱动电路SC-DA包括有:第十一开关S100、S101、第十二开关S110、S111、第十三开关S120、S121以及信号布线CCN1、CCN2。第十一开关S100、S101根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制,第十二开关S110、S111根据显示控制信号DP_EN而受到开关控制,第十三开关S120、S121根据来自检测控制电路SX的对应的选择信号SN(0)、SN(1)而受到开关控制。
第十一开关S100连接在对应于驱动电极TL(0)的节点nda(0)与信号布线Ls之间,第十一开关S101连接在对应于驱动电极TL(5)的节点nda(5)与信号布线Ls之间。磁场使能信号SC_EN在磁场触摸检测时成为高电平,因此在磁场触摸检测时,第十一开关S100、S101成为接通状态,在电场触摸检测时,第十一开关S100、S101成为断开状态。在磁场触摸检测时,由于第十一开关S100、S101成为接通状态,所以经由节点nda(0)而对应的驱动电极TL(0)与信号布线Ls连接,经由节点nda(5)而对应的驱动电极TL(5)也与信号布线Ls连接。在该信号布线Ls上供给有接地电压Vs。因此,在磁场触摸检测时,驱动电极TL(0)以及TL(5)在边2-D侧被供给接地电压Vs。
第十二开关S110连接在对应于驱动电极TL(4)的节点nda(4)与信号布线Lv之间,第十二开关S111连接在对应于驱动电极TL(9)的节点nda(9)与信号布线Lv之间。显示控制信号DP_EN在显示期间时成为高电平,因此在显示期间时第十二开关S110、S111成为接通状态,在触摸检测时,第十二开关S110、S111成为断开状态。在显示期间时,由于第十二开关S110、S111成为接通状态,所以经由节点nda(4)而对应的驱动电极TL(4)与信号布线Lv连接,经由节点nda(9)而对应的驱动电极TL(9)也与信号布线Lv连接。在该信号布线Lv上供给有预定的电压VCOMDC。
在显示期间时,由于第十二开关成为接通状态,所以驱动电极TL(4)以及驱动电极TL(9)在边2-D侧被供给预定的电压VCOMDC。该预定的电压VCOMDC成为显示驱动信号。在图23中,对驱动电极TL(4)以及TL(9)设有第十二开关,但也可以对驱动电极TL(0)~TL(p)设置第十二开关。
第十三开关S120连接在对应于驱动电极TL(4)的节点nda(4)与信号布线Lc之间,第十三开关S121连接在对应于驱动电极TL(9)的节点nda(9)与信号布线Lc之间。在该实施方式二中,检测控制电路SX输出对应于各个第十三开关的选择信号。在图23中仅示出了对应于第十三开关S120的选择信号SN(0)和对应于S121的选择信号SN(1)。
检测控制电路SX在后面使用图24来说明,在触摸检测时、即在磁场触摸检测时和在电场触摸检测时,使对应于检测的区域的选择信号变为高电平,使对应于不进行检测的区域的选择信号变为低电平。在触摸检测时,由于例如选择信号SN(0)成为高电平,所以第十三开关S120成为接通状态。此时,选择信号SN(1)成为低电平,第十三开关S121成为断开状态。当第十三开关S120成为接通状态时,经由该第十三开关S120以及节点nda(4),对应的驱动电极TL(4)与信号布线Lc连接。此时,由于第十三开关S121成为断开状态,因此对应的驱动电极TL(9)与信号布线Lc不连接,驱动电极TL(9)与信号布线Lc电气分离。
在触摸检测为磁场触摸检测时,由于在信号布线Lc上供给线圈时钟信号CLK,因此线圈时钟信号CLK就会供给至驱动电极TL(4)。另一方面,在触摸检测为电场触摸检测时,在信号布线Lc上供给电压周期性变化的控制信号TSV。因此,电场触摸检测时,控制信号TSV就会供给至驱动电极TL(4)。
在选择信号SN(1)为高电平、选择信号SN(0)为低电平时,以同样的方式,第十三开关S121成为接通状态,第十三开关S120成为断开状态。由此,在磁场触摸检测时,经由第十三开关S121,线圈时钟信号CLK供给驱动电极TL(9);在电场触摸检测时,经由第十三开关S121,控制信号TSV供给驱动电极TL(9)。
对应于驱动电极TL(1)的节点nda(1)及对应于驱动电极TL(3)的节点nda(3)在切换驱动电路SC-DA中通过信号布线CCN1连接。另外,对应于驱动电极TL(6)的节点nda(6)及对应于驱动电极TL(8)的节点nda(8)在切换驱动电路SC-DA中通过信号布线CCN2连接。
<检测控制电路的构成>
图24为示出实施方式二所涉及的检测控制电路SX的构成的框图。检测控制电路SX与在图9中说明过的检测控制电路SR同样包括有移位寄存器和控制电路SRC。在图24中,构成移位寄存器的寄存器级示出为USX(0)~USX(p)。在执行触摸检测之前,通过控制信号T-CNT,将触摸检测区域指定信息设定在所期望的寄存器级。例如,将触摸检测区域指定信息设定在寄存器级USX(0)。已设定的触摸检测区域指定信息根据未图示的移位时钟信号的变化而按顺序在寄存器级上移动。例如,已设定于寄存器级USX(0)上的触摸检测区域指定信息与移位时钟信号的变化同步地从寄存器级USX(0)向着USX(p)移动(移位)。从寄存器级USX(0)起保持在USX(p)上的触摸检测区域指定信息经由控制电路SRC而作为选择信号SN(0)~SN(p)输出。
控制电路SRC根据例如显示控制信号DP_EN而判定是显示期间还是触摸检测期间,在为触摸检测期间时,输出从寄存器级USX(0)开始保持在USX(p)上的触摸检测区域指定信息。例如,在触摸检测时,根据触摸检测区域指定信息从寄存器级USX(0)向着寄存器级USX(p)移动,选择信号从选择信号SN(0)朝着SN(p)而依次成为高电平。
<切换电路SC-UA2、切换驱动电路SC-DA以及检测控制电路SX的动作>
接下来,使用图22至图24来说明磁场触摸检测时的动作。在此,将通过驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)来构成磁场产生线圈并且该磁场产生线圈被选择的情况作为例子来说明。在这种情况下,在寄存器级USX(0)保持有触摸检测区域指定信息,根据该触摸检测区域指定信息,对应于寄存器级USX(0)的选择信号SN(0)成为高电平,剩余的选择信号SN(1)~SN(p)成为低电平。
在磁场触摸检测时,由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,因此图22中示出的第十开关S90~S93成为接通状态。由此,驱动电极TL(0)在边2-U侧经由第十开关S90而与驱动电极TL(3)连接,驱动电极TL(3)在边2-D侧经由信号布线CCN1而与驱动电极TL(1)连接,驱动电极TL(1)在边2-U侧经由第十开关S91而与驱动电极TL(4)连接。由此,驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)被串联连接,构成磁场产生线圈。此时,其它驱动电极例如驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)也被串联连接,通过这些驱动电极而构成了另外的磁场产生线圈。
由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,所以图23中示出的第十一开关S100、S101也成为接通状态。由此,在由驱动电极构成的磁场产生线圈各自的一方的端部(节点nda(0)、nda(5))上,经由第十一开关而供给接地电压Vs。此时,由于不是显示期间,因此显示控制信号DP_EN成为了低电平。因此,图23中示出的第十二开关S110、S111成为断开状态。
由于选择信号SN(0)已成为高电平,因此第十三开关S120成为接通状态。此时,由于选择信号SN(1)成为低电平,因此第十三开关S121成为断开状态。在磁场触摸检测时,在信号布线Lc上供给线圈时钟信号CLK。线圈时钟信号CLK经由根据选择信号SN(0)已设定为接通状态的第十三开关S120而供给至节点nda(4)。即,线圈时钟信号CLK供给至磁场产生线圈的另一方的端部(节点nda(4))。此时,线圈时钟信号CLK未供给至由驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)构成的另外的磁场产生线圈的另一方的端部(节点nda(9))。
在由驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)构成的磁场产生线圈的一方的端部上供给接地电压Vs,在另一方的端部上供给线圈时钟信号CLK。由于线圈时钟信号CLK的电压周期性变化,因此在该磁场产生线圈上施加以接地电压Vs为基准而周期性变化的电压,产生磁场。
另一方面,在另外的磁场产生线圈例如由驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)构成的磁场产生线圈上,在其一方的端部(节点nda(5))上供给接地电压Vs,但在另一方的端部(节点nda(9))上未供给线圈时钟信号CLK。其结果,在另外的磁场产生线圈中不产生磁场。
像这样,在磁场触摸检测时,从检测控制电路SX中输出的选择信号成为从由配置于显示区域2A上的驱动电极构成的多个磁场产生线圈中选择使磁场产生的磁场产生线圈的信号。由于在构成产生了磁场的磁场产生线圈的驱动电极所配置的区域上进行笔的检测,因此选择信号也可视为选择检测的区域的选择信号。
接下来,说明电场触摸检测时的动作。在此,也假设对应于寄存器级USX(0)的选择信号SN(0)是高电平、其它选择信号SN(1)~SN(p)是低电平。
在为电场触摸检测时,磁场使能信号SC_EN成为低电平。因此,第十开关S90~S93成为断开状态。并且,第十一开关S100、S101也成为断开状态。由于不是显示期间,因此显示控制信号DP_EN成为低电平,第十二开关S110、S111成为断开状态。
由于选择信号SN(0)为高电平,因此第十三开关S120成为接通状态。此时,由于选择信号SN(1)成为低电平,因此第十三开关S121成为断开状态。由于第十三开关S120成为接通状态,所以驱动电极TL(4)与信号布线Lc连接。由于为电场触摸检测,因此在信号布线Lc上供给有控制信号TSV。因此,驱动电极TL(4)在边2-D侧被供给控制信号TSV。在供给控制信号TSV时,由于第十开关S90、S91、第十一开关S100以及第十二开关S110成为断开状态,因此驱动电极TL(4)从其它驱动电极上电气分离,在浮接状态下被供给控制信号TSV。其结果,驱动电极TL(4)根据控制信号TSV的电压变化而产生电场。换种说法,将控制信号TSV作为电场驱动信号而供给驱动电极TL(4),根据电场驱动信号的变化而产生电场。
在驱动电极TL(4)上已供给有电场驱动信号时,在其它驱动电极(例如TL(0)~TL(3)以及TL(5)~TL(9))上未供给电场驱动信号,因此在其它驱动电极上并不产生根据电场驱动信号的电场。因此,在电场触摸检测时,从检测控制电路SX中输出的选择信号成为从配置于显示区域2A上的多个驱动电极中选择产生电场的驱动电极的信号。在触摸检测中,进行产生电场的驱动电极的附近是否被例如手指触摸的检测。因此,在电场触摸检测时,选择信号也可视为是选择检测触摸的区域的信号。
<磁场检测线圈>
在实施方式二中,也与实施方式一同样地,配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极在触摸检测时使用。即,检测电极在磁场触摸检测时作为构成磁场检测线圈的电极来使用,在电场触摸检测时作为检测电场的变化的电极来使用。
图25为示出实施方式二所涉及的检测电极的构成的示意性俯视图。图25虽然为示意性的,但按照实际的配置而描绘出。检测电极RL(0)~RL(p)配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上。在实施方式二中,检测电极RL(0)~RL(p)在行向上延伸,并在列向上平行而配置。另外,在该实施方式二中,两个检测电极成为组,通过一组检测电极来构成一次绕组的线圈。在磁场触摸检测时,由一组检测电极构成的线圈作为磁场检测线圈来使用。另外,在电场触摸检测时,构成线圈的一组检测电极中的至少一方作为检测电场的电极来使用。此外,检测电极RL(0)~RL(p)包括例如在图15中已说明的那样的构成。
在该实施方式二中,在俯视观察时彼此接近的两个驱动电极作为构成线圈的一组检测电极。如果以图25为例来说明的话,检测电极RL(0)与RL(1)成为组,检测电极RL(2)与RL(3)成为组,检测电极RL(4)与RL(5)成为组,检测电极RL(6)与RL(7)成为组。以后,以同样的方式,检测电极RL(p-1)与RL(p)成为组。
检测电极RL(0)~RL(p)分别包括一方的端部TTR1和另一方的端部TTR2。已成为组的检测电极RL(0)的另一方的端部TTR2与检测电极RL(1)的一方的端部TTR1在显示区域2A的边2-R侧(图19)由连接电极CCU(图15)连接。另外,已成为组的检测电极RL(2)的另一方的端部TTR2与检测电极RL(3)的一方的端部TTR1在显示区域2A的边2-L侧(图19)由连接电极CCU(图15)连接。并且,已成为组的检测电极RL(4)的另一方的端部TTR2与检测电极RL(5)的一方的端部TTR1在显示区域2A的边2-R侧由连接电极CCU连接,已成为组的检测电极RL(6)的另一方的端部TTR2与检测电极RL(7)的一方的端部TTR1在显示区域2A的边2-L侧由连接电极CCU连接。以后,成为组的检测电极间交替地通过配置于边2-R侧的连接电极CCU和配置于边2-L侧的连接电极CCU连接。
在成为组的检测电极的端部中,未连接于连接电极CCU的端部与沿边2-R或边2-L配置的信号布线RLL(0)~RLL(p)连接,经由信号布线RLL(0)~RLL(p)而与切换放大电路SC-RA、SC-LA连接。即,检测电极RL(0)的一方的端部TTR1经由沿边2-L配置的信号布线RLL(0)而与切换放大电路SC-LA连接,检测电极RL(1)的另一方的端部TTR2经由沿边2-L配置的信号布线RLL(1)而与切换放大电路SC-LA连接。另外,检测电极RL(2)的一方的端部TTR1经由沿边2-R配置的信号布线RLL(2)而与切换放大电路SC-RA连接,检测电极RL(3)的另一方的端部TTR2经由沿边2-R配置的信号布线RLL(3)而与切换放大电路SC-RA连接。
以后,以同样的方式,检测电极RL(4)的一方的端部TTR1经由信号布线RLL(4)、检测电极RL(5)的另一方的端部TTR2经由信号布线RLL(5)而与切换放大电路SC-LA连接,检测电极RL(p-3)的一方的端部TTR1经由信号布线RLL(p-3)、检测电极RL(p-2)的另一方的端部TTR2经由信号布线RLL(p-2)而与切换放大电路SC-LA连接。另外,检测电极RL(6)的一方的端部TTR1经由信号布线RLL(6)、检测电极RL(7)的另一方的端部TTR2经由信号布线RLL(7)而与切换放大电路SC-RA连接,检测电极RL(p-1)的一方的端部TTR1经由信号布线RLL(p-1)、检测电极RL(p)的另一方的端部TTR2经由信号布线RLL(p)而与切换放大电路SC-RA连接。
像这样,通过将连接检测电极与切换放大电路的信号布线分散地配置于边2-R侧和边2-L侧,从而防止显示区域2A的边框变大成为可能。并且,在该实施方式二中,在磁场触摸检测时,切换放大电路SC-LA、SC-RA将接地电压Vs供给由虚线示出的信号布线(相当于切换信号布线)即信号布线RLL(1)、RLL(5)、RLL(p-2)以及RLL(3)、RLL(8)、RLL(p)。由此,在检测磁场时,通过磁场产生的电流就会如图25中由箭头所示从各个检测电极的一方的端部TTR1向着另一方的端部TTR2流动。由此,在彼此接近的两个线圈中,在彼此接近地配置的检测电极(例如RL(1)和RL(2))中流动的电流的方向变为相同。其结果,防止由于在彼此接近的检测电极中流动的电流的方向变为相反而磁场变弱成为可能。
在该实施方式二中,切换放大电路SC-LA、SC-RA在磁场触摸检测时和电场触摸检测时切换由虚线示出的信号布线的连接点。另外,切换放大电路SC-LA、SC-RA在磁场触摸检测及电场触摸检测时将由实线示出的信号布线(相当于检测信号布线)中的信号变化放大并作为检测信号Rx而输出。
<切换放大电路的构成>
图26为示出实施方式二所涉及的切换放大电路的构成的电路图。图25中示出的切换放大电路SC-LA及SC-RA具有彼此相同的构成。因此,在图26中示出了切换放大电路SC-LA的构成。
切换放大电路SC-LA包括多个单位切换电路USCC和多个单位放大电路UAMP。单位切换电路USCC与成为组的检测电极一对一对应,单位放大电路UAMP也与成为组的检测电极一对一对应。如果以图26为例来说明的话,切换放大电路SC-LA包括:对应于已成为组的检测电极RL(0)、RL(1)的单位切换电路USCC(0)、对应于已成为组的检测电极RL(4)、RL(5)的单位切换电路USCC(4)、对应于已成为组的检测电极RL(p-2)、RL(p-3)的单位切换电路USCC(p-3)。另外,切换放大电路SC-LA包括:对应于已成为组的检测电极RL(0)、RL(1)的单位放大电路UAMP(0)、对应于已成为组的检测电极RL(4)、RL(5)的单位放大电路UAMP(4)、对应于已成为组的检测电极RL(p-2)、RL(p-3)的单位放大电路UAMP(p-3)。
单位切换电路USCC(0)、USCC(4)、USCC(p-3)具有彼此相同的构成,因此在图26中,作为例子而示出了单位切换电路USCC(0)以及USCC(4)的构成。另外,单位放大电路UAMP(0)、UAMP(4)、UAMP(p-3)也具有彼此相同的构成。单位放大电路UAMP(0)、UAMP(4)、UAMP(p-3)例如由图11中示出的积分电路(复位开关RB、积分电容CSS以及运算放大器OP)构成。
单位切换电路USCC(0)以及USCC(4)包括有单刀双掷开关(以下,也称为第十四开关)S130,其具有:共同端子P、第一端子C1以及第二端子C2。第十四开关S130根据磁场使能信号SC_EN的电平而将共同端子P向第一端子C1或第二端子C2连接。即,在磁场使能信号SC_EN为高电平时,第十四开关S130中的共同端子连接于第一端子C1,在为低电平时,共同端子P连接于第二端子C2。
单位切换电路USCC(0)经由信号布线RLL(0)以及RLL(1)而与对应的检测电极RL(0)、RL(1)连接。在单位切换电路USCC(0)中,经由信号布线RLL(1),检测电极RL(1)与第十四开关的共同端子P连接,经由信号布线RLL(0),检测电极RL(0)与第十四开关S130的第二端子C2连接。
单位切换电路USCC(4)经由信号布线RLL(4)以及RLL(5)而与对应的检测电极RL(4)、RL(5)连接。在单位切换电路USCC(4)中,经由信号布线RLL(5),检测电极RL(5)与第十四开关的共同端子P连接,经由信号布线RLL(4),检测电极RL(4)与第十四开关S130的第二端子C2连接。
以下,以同样的方式,对应的组的检测电极(例如RL(p-2)、RL(p-3))连接于单位切换电路(例如USCC(p-3))内的第十四开关S130的共同端子P和第二端子C2。向单位切换电路USCC(0)、USCC(4)、USCC(p-3)分别中的第十四开关S130的第一端子C1供给接地电压Vs。
连接于检测电极RL(0)、RL(4)、RL(p-3)的信号布线RLL(0)、RLL(4)、RLL(p-3)与各自对应的单位放大电路UAMP(0)、UAMP(4)、UAMP(p-3)的输入连接。换而言之,检测电极RL(0)、RL(4)、RL(p-3)各自的一方的端部TTR1与对应的单位放大电路的输入连接。
切换放大电路SC-RA也与切换放大电路SC-LA同样地包括有多个单位切换电路和单位放大电路,经由信号布线而与对应的检测电极连接。
<切换放大电路的动作>
接下来,使用图25以及图26来说明切换放大电路的动作。首先,说明磁场触摸检测时的动作。
在磁场触摸检测时,磁场使能信号SC_EN成为高电平。由此,在图26示出的第十四开关S130中,共同端子P连接于第一端子C1。其结果,经由第十四开关S130而在由虚线示出的信号布线RLL(1)、RLL(5)、RLL(p-2)以及RLL(3)、RLL(7)、RLL(p)即切换信号布线上供给接地电压Vs。
彼此平行而配置的检测电极通过连接电极CCU而连接,因此由彼此平行的检测电极形成了线圈。经由第十四开关S130,在已形成的线圈的一方的端部(连接切换信号布线的端部)上供给接地电压Vs,因此当磁场由笔供给时,以接地电压Vs为基准,在线圈的另一方的端部(连接检测信号布线的端部)发生根据磁场的信号变化。在线圈的另一方的端部已发生的信号变化经由作为检测布线的信号布线(RLL(0)、RLL(4)、RLL(p-3))而被传递至单位放大电路UAMP(0)、UAMP(4)、UAMP(p-3),被放大后作为检测信号Rx而供给检测电路DET(图19)。由此,笔的有无和/或笔压的检测成为可能。即,由检测电极构成的线圈作为检测来自笔的磁场的磁场检测线圈而动作,并进行笔的检测。
在电场触摸检测中,磁场使能信号SC_EN成为低电平。由此,在图26示出的第十四开关S130中,共同端子P连接于第二端子C2。因此,成为组的检测电极在切换放大电路SC-LA、SC-RA中彼此电连接,成为浮接状态。在电场触摸检测中,如在图22至图24中已说明的,在已选择的驱动电极上供给电场驱动信号。已选择的驱动电极与浮接状态的检测电极之间的电场根据手指的存在而变化。该电场变化经由作为检测信号布线的信号布线(RLL(0)、RLL(4)、RLL(p-3))而被传递至单位放大电路UAMP(0)、UAMP(4)、UAMP(p-3),被放大后作为检测信号Rx而供给检测电路DET(图19)。由此,手指的触摸被检测。在该实施方式二中,由检测电极构成的线圈在电场触摸检测时也能够视为作为检测电极用线圈而发挥作用。
<驱动电极的构成>
图27为实施方式二所涉及的液晶显示装置1的俯视图。另外,图28为实施方式二所涉及的液晶显示装置1的截面图。在图27中部分示出了在显示区域2A上包括驱动电极TL(n)的区域。在图27中由一点划线E-E’示出的区域的截面显示于图28的(A),由一点划线F-F’示出的区域的截面显示于图28的(B)。使用图27及图28来说明驱动电极、信号线、扫描线以及检测电极的构成的一个例子。
在图27中示出了驱动电极TL(n)和靠近驱动电极TL(n)而配置的驱动电极TL(n-1)的一部分。驱动电极TL(n)与驱动电极TL(n-1)在俯视观察中沿列向(纵向)延伸并沿行向(横向)平行而配置。
在俯视观察时,多个辅助电极SM与驱动电极TL(n)、TL(n-1)平行地延伸。在该图中,七个辅助电极SM与驱动电极TL(n)平行地延伸,并与驱动电极TL(n)电连接。另外,八个辅助电极SM与驱动电极TL(n-1)平行地延伸并电连接。在俯视观察时,扫描线GL(m)~GL(m+4)以与驱动电极TL(n)、TL(n-1)交叉的方式延伸。另外,在俯视观察时,多条信号线SL(n-9)~SL(n+6)以与驱动电极TL(n)、TL(n-1)平行延伸的方式在列向上延伸并在行向上彼此平行而配置。
在图28的(A)中,在TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上形成有第一导电层701(图7),通过该第一导电层701而构成了扫描线GL(m+2)。在扫描线GL(m+2)上形成有例如四氮化三硅这样的绝缘层702,在绝缘层702上形成有第二导电层703(图7)。通过该第二导电层703而形成了信号线SL(n-1)~SL(n+1)。
在信号线SL(n-1)~SL(n+1)上形成有四氮化三硅这样的绝缘层和由层间树脂构成的绝缘层704。在绝缘层704上形成有第三导电层705(图7)。通过第三导电层705而形成了驱动电极TL(n)和辅助电极SM。在此,驱动电极TL(n)与实施方式一同样地通过由例如ITO构成的透过性高的透明电极来构成,辅助电极SM由例如铝(Al)等低电阻的导电层构成。
在驱动电极TL(n)上形成有四氮化三硅这样的绝缘层706(图7),在绝缘层706上形成有像素电极LDP。该像素电极LDP也由透明电极构成。在像素电极LDP与CF玻璃基板CGB的第二主面CSF2之间隔着液晶层707。在该CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上形成有检测电极,在第二主面上形成有彩色滤光片(未图示)。
在图27中,省略了检测电极,但在该实施方式二中,在俯视观察时,多个检测电极以与信号线SL(n-9)~SL(n+6)以及驱动电极TL(n)、TL(n-1)交叉并与扫描线GL(m)~GL(m+4)平行的方式在行向(横向)上延伸、在列向(纵向)上平行而配置。在图28的(A)中,检测电极RL(n)作为例子而示出。
图28的(B)由于示出了在图27中与一点划线E-E’交叉的一点划线F-F’的区域的截面,因此在图28的(B)中示出了由第一导电层701(图7)构成的扫描线GL(m+3)、GL(m+2)。并且,在图28的(B)中示出了由第三导电层705构成的驱动电极TL(n)和像素电极LDP。此外,由于如图27所示在一点划线F-F’的区域上不存在辅助电极SM,因此在图28的(B)中未示出辅助电极SM。并且,在图28的(B)中还示出了形成于以隔着液晶层707而与TFT玻璃基板TGB相对的方式配置的CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极RL(n-3)~RL(n+2)。
在俯视观察时,扫描线、信号线以及驱动电极虽然如图27所示以彼此交叉的方式重叠,但它们如图28所示彼此经由绝缘层而重叠,在电气上被分开。另外,在图27中省略了的检测电极也虽然在俯视观察时与驱动电极重叠,但如图28所示,经由绝缘层而重叠,被电气分离。
<磁场触摸检测的动作>
图29为示出实施方式二所涉及的显示装置1的动作的时序图。在图29中,横轴表示时间。图29的(A)示出了周期性产生的帧信号,显示装置1在根据帧信号确定的一帧期间F进行例如1画面的显示。在实施方式二中,图19中示出的控制电路D-CNT控制成在一帧期间F中多个显示期间与多个触摸检测期间交替地发生。图29的(B)~图29的(G)示出了多个帧期间F中的一帧期间F内的时序。即,图29的(B)~图29的(G)所示的时序在多个帧期间F分别中发生。
在此,图29的(B)示意性示出了在一帧期间F中发生的显示期间和触摸检测期间。图29的(C)示出了供给信号线选择器3A(图19)的选择信号SEL1、SEL2的波形。图29的(D)示出了磁场使能信号SC_EN的波形。另外,图29的(E)及图29的(F)示出了来自检测控制电路SX的选择信号中的选择信号SN(0)、SN(1)的波形,图29的(G)示出了线圈时钟信号CLK的波形。在图29中,虽然作为从检测控制电路SX中输出的选择信号的例子而示出了选择信号SN(0)以及SN(1),但从检测控制电路SX中输出的任意的选择信号SN(n-1)、SN(n)也是同样的。
控制电路D-CNT如图29的(B)所示控制成在各个帧期间F中显示期间Display与触摸检测期间Sense1(Sense2)在时间序列上交替地发生。此外,图29示出了触摸检测中的指定为磁场触摸检测的情况。
在显示期间Display,图像信号Sn从信号线驱动器D-DRV(图19)中向信号线选择器3A供给,选择信号SEL1、SEL2交替地成为高电平,从而图像信号被供给适当的信号线。此外,在图29的(C)中,为了示出选择信号SEL1、SEL2不断在变化而用一个波形示出了选择信号SEL1、SEL2。
在显示期间Display,高电平的显示控制信号DP_EN从控制电路D-CNT中已供给至切换驱动电路SC-DA。此时,控制电路D-CNT向切换电路SC-UA1及信号线选择器3A供给有低电平的倒相显示控制信号/DP_EN。由此,驱动电极与信号线被电气分离。并且,此时,切换驱动电路SC-DA内的第十二开关S110、S111根据高电平的显示控制信号DP_EN而已成为接通状态,因此预定的电压VCOMDC作为显示驱动信号而供给驱动电极。栅极驱动器5被控制成适当的扫描信号从栅极驱动器5(图19)中向扫描线GL(0)~GL(p)供给。由此,在显示面板2A(图19)上,在显示期间Display时,进行根据图像信号Sn的显示。
如图29的(D)所示,在触摸检测期间Sense1(Sense2),控制电路D-CNT使磁场使能信号SC_EN变为高电平。由此,检测控制电路SX例如按从选择信号SN(0)至SN(p)的顺序使其变为高电平。在图29中,示出了在触摸检测期间Sense1时选择信号SN(0)变为高电平并在下一个触摸检测期间Sense2中选择信号SN(1)变为了高电平的状态。
触摸检测期间Sense1(Sense2)包括使用磁场产生线圈而产生磁场的磁场产生期间TCG和紧接着磁场产生期间TCG的磁场检测期间TDT。在磁场检测期间TDT,使用与磁场产生线圈不同的线圈来进行磁场的检测。即,在磁场产生期间TCG,磁场通过由驱动电极构成的磁场产生线圈产生,磁场能向笔供给。在磁场检测期间TDT,笔产生的磁场通过由检测电极构成的磁场检测线圈来检测。在为磁场产生期间TCG时,控制电路D-CNT如图29的(G)所示将线圈时钟信号CLK向信号布线Lc供给。
由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,所以如在图21~图23中已说明的,通过形成于TFT玻璃基板TGB上的驱动电极TL(0)~TL(p)来形成多个磁场产生线圈。例如,如在图22及图23中已说明的,通过驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)来形成一个磁场产生线圈,通过驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)来形成一个磁场产生线圈。
由于选择信号SN(0)成为高电平,所以如在图23中已说明的,在对应于该选择信号SN(0)的磁场产生线圈上,从信号布线Lc上供给线圈时钟信号CLK作为磁场驱动信号。其结果,由驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)构成的磁场产生线圈产生随线圈时钟信号CLK的变化而变化的磁场。
在磁场产生期间TCG,如果在由驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)形成的磁场产生线圈的附近存在有笔(图1),则磁场产生线圈与笔内的线圈L1就被磁场耦合。由此,笔内的电容元件C被充电。另一方面,如果此时在磁场产生线圈的附近不存在笔,磁场产生线圈与笔内的线圈L1之间就不被磁场耦合,不进行电容元件C的充电。
由于磁场使能信号SC_EN成为高电平,所以如在图25及图26中已说明的,在各个单位切换电路USCC(0)~USCC(p)中的第十四开关S130上,共同端子P连接于第一端子C1。由此,接地电压Vs经由第十四开关S130而供给至通过检测电极的组(例如图25中RL(0)与RL(1)、RL(2)与RL(3))分别形成的多个线圈的一方的端部。
线圈时钟信号CLK被停止,从磁场产生期间TCG转移至磁场检测期间TDT。如果在转移之前的磁场产生期间TCG中笔内的电容元件C已充电,在磁场检测期间TDT,笔内的线圈L1根据电容元件C上已充电的电荷而产生电场。如果笔内的线圈L1正在接近通过检测电极形成的磁场检测线圈,则在线圈L1与磁场检测线圈之间就发生磁场耦合。由此,在多个磁场检测线圈中的、笔正在接近的磁场检测线圈上发生对应于由笔内的线圈L1已产生的磁场的变化的信号变化,并被单位放大电路UAMP(0)~UAMP(p)放大,作为检测信号Rx而向检测电路DET供给。
此外,在磁场检测期间TDT,控制电路D-CNT使信号布线Lc变为例如高阻态。
接下来,控制电路D-CNT使磁场使能信号SC_EN变为低电平,从而在显示期间Display进行显示动作。在显示期间Display之后,控制电路D-CNT再使磁场使能信号SC_EN变为高电平。此外,在显示期间Display,检测控制电路SX使选择信号SN(0)~SN(p)变为低电平。
由于磁场使能信号SC_EN变为高电平,所以与触摸检测期间Sense1时同样地,通过驱动电极形成多个磁场产生线圈。此时,检测控制电路SX使选择信号SN(0)维持在低电平,使选择信号SN(1)从低电平向高电平变化。由此,向由对应于选择信号SN(1)的驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)形成的磁场产生线圈供给线圈时钟信号CLK。即,在图23中,第十三开关S121成为接通状态,驱动电极TL(9)与信号布线Lc连接,控制电路D-CNT将线圈时钟信号CLK供给信号布线Lc。
其结果,在触摸检测期间Sense2的磁场产生期间TCG,由通过驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)形成的磁场产生线圈产生磁场。在紧接该磁场产生期间TCG的磁场检测期间TDT中的动作与触摸检测期间Sense1中的磁场检测期间TDT的动作相同。
按这种方式,在一帧期间F之中,显示与磁场触摸检测交替地进行。在这种情况下,在一帧期间F,当为磁场产生期间TCG时,选择信号从选择信号SN(0)向着SN(p)依次成为高电平,因此从靠近显示区域2A的边2-U的区域朝着靠近边2-D的区域而进行笔的触摸检测。
此外,如图29的(C)所示,在触摸检测期间Sense1(Sense2),控制电路D-CNT使选择信号SEL1、SEL2两者都变为高电平。由此,在触摸检测期间,在显示区域2A的边2-U侧和边2-D侧多条信号线与驱动电极电连接,使驱动电极的合成电阻变低。
在作为触摸检测而使用电场触摸检测代替磁场触摸检测的情况下,在触摸检测期间Sense1(Sense2),使磁场使能信号SC_EN变为低电平。另外,在触摸检测期间Sense1(Sense2),代替线圈时钟信号CLK,电压周期性变化的控制信号TSV从控制电路D-CNT中供给信号布线Lc。由此,如在图23中已说明的,驱动电极中的被选择的驱动电极(例如驱动电极TL(4))在浮接状态下控制信号TSV作为电场驱动信号而供给。另外,在触摸检测期间Sense2,被选择的驱动电极(例如驱动电极TL(9))也在浮接状态下被供给控制信号TSV。
在电场触摸检测的情况下,如在图26中已说明的,在第十四开关S130中共同端子P连接于第二端子C2。因此,成为组的检测电极(例如图25的RL(0)与RL(1)、RL(2)与RL(3))成为浮接状态。由此,在触摸检测期间Sense1,被选择的驱动电极TL(0)与各个成为组的检测电极(RL(0)与RL(1)、RL(2)与RL(3))间的电场变化被放大电路AMP放大,作为检测信号Rx而供给检测电路DET。同样地,在触摸检测期间Sense2,被选择的驱动电极TL(1)与各个成为组的检测电极(RL(0)与RL(1)、RL(2)与RL(3))间的电场变化被放大电路AMP放大,作为检测信号Rx而供给检测电路DET。如在图4中已说明的,根据手指的触摸的有无,电场变化改变,因此检测电路DET检测手指的触摸成为可能。
图30为示意性示出实施方式二所涉及的磁场触摸检测的动作的说明图。图30(A)及(C)示出了在为磁场产生期间TCG时的动作,图30(B)示出了在为磁场检测期间TDT时的动作。
在图30(A)及(C)中,GY(n-1)~GY(n+4)分别示出了由形成于TFT玻璃基板TGB的第一主面TSF1上的驱动电极构成的磁场产生线圈。另外,在图30(B)中,DX(n-2)~DX(n+1)分别示出了由形成于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极构成的磁场检测线圈。在图30中,L1表示笔内的线圈,C表示笔内的电容元件,线圈L1与电容元件C并联连接,构成了振荡电路。
在图30(A)~(C)中,为了使说明一般化,以第n个为基准,将符号附加于磁场产生线圈及磁场检测线圈。以下,视为图30的磁场产生线圈GY(n)相当于由驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)构成的磁场产生线圈、磁场产生线圈GY(n+1)相当于由驱动电极TL(5)、TL(6)、TL(8)以及TL(9)构成的磁场产生线圈来说明。另外,视为图30的磁场检测线圈DX(n)相当于由检测电极RL(0)、RL(1)构成的磁场检测线圈来说明。
图30(A)示出了在图29中触摸检测期间Sense1的磁场产生期间TCG,图30(B)示出了在触摸检测期间Sense1的磁场检测期间TDT,图30(C)示出了触摸检测期间Sense2的磁场产生期间TCG。
在磁场产生期间TCG,向由驱动电极构成的磁场产生线圈GY(n-1)~GY(n+4)各自的一方的端部供给接地电压Vs。并且,在多个磁场产生线圈GY(n-1)~GY(n+4)中的、对应的选择信号已成为高电平的磁场产生线圈GY(n)上,向其另一方的端部供给线圈时钟信号CLK。由于磁场产生线圈GY(n)由驱动电极TL(0)、TL(1)、TL(3)以及TL(4)构成,因此被这些驱动电极夹着的驱动电极TL(2)成为磁场产生线圈GY(n)的中心。因此,磁场产生线圈GY(n)根据线圈时钟信号CLK的变化而在驱动电极TL(2)上产生最强的磁场。在图30(A)中,由磁场产生线圈GY(n)产生的磁力线被示出为
Figure BDA0001130805900000841
在图30(A)中,示出了线圈L1正在接近磁场产生线圈GY(n)的状态。作为一个例子,示出了线圈的中心与磁场产生线圈GY(n)的中心一致的情况(在图30中,一点划线表示线圈L1的中心轴)。由于线圈L1正在接近磁场产生线圈GY(n),因此在磁场产生线圈GY(n)与线圈L1之间发生磁场耦合,电容元件C被充电。
由于电容元件C上已充电的电荷,线圈L1如图30(B)所示由于已充电的电荷而产生磁场。在这种情况下,由线圈L1产生的磁力线在图30(B)中示出为
Figure BDA0001130805900000842
在该例子中,示出了线圈L1正在接近磁场检测线圈DX(n)的状态,在线圈L1与磁场检测线圈DX(n)之间发生了磁场耦合。
如在图26及图29中已说明的,在为磁场检测期间TDT时,在磁场检测线圈DX(n-2)~DX(n+1)各自的一方的端部上供给接地电压Vs。由此,在磁场检测线圈DX(n)的另一方的端部上发生以接地电压Vs为基准的信号变化,作为检测信号Rx(n)而从切换放大电路SC-RA、SC-LA中输出。由此,笔正在接近磁场检测线圈DX(n)被检测。
在下一个触摸检测期间Sense2,对应于接近磁场产生线圈GY(n)而配置的磁场产生线圈GY(n+1)的选择信号成为高电平,如图30(C)所示,在磁场产生线圈GY(n+1)的另一方的端部上供给线圈时钟信号CLK。由此,在触摸检测期间Sense2的磁场产生期间TCG,磁场产生线圈GY(n+1)产生根据线圈时钟信号CLK的磁场。在图30(C)的例子中,笔已接近磁场产生线圈DY(n)的状态一直被维持。因此,线圈L1与磁场产生线圈DY(n+1)之间不发生磁场耦合、或者发生弱的磁场耦合。其结果,电容元件C不被充电、或者被充电的电荷量变少。
接下来,在触摸检测期间Sense2的磁场检测期间TDT,进行与图30(B)同样的磁场检测。在这种情况下,由于电容元件C未被充电、或者已充电的电荷量少,因此在磁场检测线圈DX(n)的另一方的端部不发生信号变化、或者发生的信号变化变小。通过判定此时的检测信号Rx(n),从而检测笔未接近磁场产生线圈GY(n+1)、或者已离开一定距离成为可能。
在为磁场触摸检测时,磁场通过由驱动电极构成的磁场产生线圈产生,来自笔的磁场通过由检测电极构成的磁场检测线圈来检测。即,产生磁场的线圈与检测磁场的线圈不同。因此,即使在停止了磁场驱动信号(线圈时钟信号CLK)之后磁场产生线圈过渡性地变动了,也能够开始检测来自笔的磁场的动作。由此,防止检测延迟成为可能。并且,由于可在电容元件C上已蓄积的电荷比较多时开始磁场检测,因此能够实现检测精度的提高。
(实施方式三)
在实施方式一以及二中,在电场触摸检测和磁场触摸检测两者中都使用了形成于TFT玻璃基板TGB上的驱动电极TL和形成于CF玻璃基板CGB上的检测电极RL。即,驱动电极TL用于磁场产生和电场产生,检测电极RL用于磁场检测和电场检测。与此相对,在实施方式三中,在磁场产生和电场产生上使用驱动电极(第一布线)TL,在磁场检测上使用信号线(第二布线)SL,在电场检测上使用检测电极(第三布线)RL。
实施方式三涉及的显示装置1的构成与图5中示出的显示装置的构成类似。即,在图5中,切换放大电路SC-D&AMP的构成在实施方式三中与实施方式一不同。
图31为示出实施方式三所涉及的显示装置1的构成的俯视图。在该图上示出了显示区域2的平面。在该图中,TL(n-2)~TL(n+1)分别表示向行向(横向)延伸、向列向(纵向)平行而配置的驱动电极。另外,GL(m-2)~GL(m+2)表示扫描线,SL(n-6)~SL(n+9)表示以与驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)交叉的方式配置的信号线。并且,SM表示已连接于驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)的辅助电极。
图31中示出的驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)如图9以及图10所示在显示区域2的边2-R的附近连接于第一开关S10及第二开关S11。驱动电极TL(n+1)的端部(节点TT2)经由第三开关S21而与信号布线Lc连接,并且经由第四开关S31而与信号布线Lv连接。另外,驱动电极TL(n-2)的端部(节点TT1)经由第五开关S41而与信号布线Ls连接
如在图9中已说明的,在为磁场触摸检测时,通过驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)构成线圈,选择信号ST10成为高电平,由此向节点TT2供给线圈时钟信号CLK,向节点TT1供给接地电压Vs。由此,通过由这些驱动电极构成的线圈而产生磁场。另外,如在图10中已说明的,在为电场触摸检测时,第四开关S31被设定为断开状态,控制信号TSV向节点TT2供给。由此,驱动电极TL(n+1)根据控制信号TSV而产生电场。
图32示出了磁场触摸检测时的信号线的状态。在显示期间,信号线SL(n-6)~SL(n+9)彼此已分开。在磁场触摸检测时,彼此相邻的两个信号线相连接。即,在显示区域2的边2-D(图5)侧,开关连接在彼此相邻的两个信号线间,在根据磁场使能信号SC_EN而为磁场触摸检测时,经由该开关而彼此相连接。并且,在显示区域2的边2-U(图5)侧,开关连接在彼此相邻的两个信号线间,在根据磁场使能信号SC_EN而为磁场触摸检测时,经由该开关而彼此相连接。
在图32中,示出了在磁场触摸检测中信号线SL(n-6)与SL(n-5)连接、信号线SL(n-4)与SL(n-3)连接、信号线SL(n-2)与SL(n-1)连接的状态。另外,同样地示出了信号线SL(n)与SL(n+1)连接、信号线SL(n+2)与SL(n+3)连接、信号线SL(n+4)与SL(n+5)连接、信号线SL(n+6)与SL(n+7)连接、信号线SL(n+8)与SL(n+9)连接的状态。
在磁场触摸检测时,在边2-U侧配置信号布线LU1~LU5,预定的信号线间通过信号布线LU1~LU5而连接,以使磁场检测线圈由信号线构成。在图32中,信号线SL(n-6)、SL(n-5)与信号线SL(n-2)、SL(n-1)在边2-U的附近通过信号布线LU1而连接,信号线SL(n-4)、SL(n-3)与信号线SL(n+2)、SL(n+3)在边2-U的附近通过信号布线LU2而连接。另外,信号线SL(n)、SL(n+1)与信号线SL(n+6)、SL(n+7)在边2-U的附近通过信号布线LU3而连接,信号线SL(n+4)、SL(n+5)与未图示的信号线在边2-U的附近通过信号布线LU4而连接。并且,信号线SL(n+8)、SL(n+9)与未图示的信号线在边2-U的附近通过信号布线LU5而连接。此外,在这些信号配线LU1~LU5与信号线之间设有根据磁场使能信号SC_EN而受到开关控制的开关,仅在为磁场触摸检测时,信号布线LU1~LU5与信号线相连接。
彼此已连接的信号线在边2-D的附近连接于放大电路AMP。放大电路AMP具有多个在图11中说明过的积分电路,彼此已连接的信号线中的信号变化被传递至各个积分电路,积分电路的输出作为磁场触摸检测时的检测信号Rx而向检测电路DET供给。在图32示出的例子中,通过彼此已并联连接的信号线SL(n-6)、SL(n-5)和彼此已并联连接的信号线SL(n-2)、SL(n-1)来构成磁场检测线圈。另外,通过彼此已并联连接的信号线SL(n-4)、SL(n-3)和彼此已并联连接的信号线SL(n+2)、SL(n+3)来构成磁场检测线圈,通过彼此已并联连接的信号线SL(n)、SL(n+1)和彼此已并联连接的信号线SL(n+6)、SL(n+7)来构成磁场检测线圈。
在为磁场触摸检测时,在磁场产生期间TCG(图29),通过由驱动电极构成的磁场产生线圈而产生磁场。在笔存在于产生了磁场的磁场产生线圈的附近的情况下,笔内的电容元件C被充电。在紧接着磁场产生期间TCG的磁场检测期间TDT(图29),来自笔的磁场通过由信号线构成的磁场检测线圈来检测,并向放大电路AMP传递。根据来自放大电路AMP的检测信号Rx,检测电路DET进行笔的存在和/或笔压的检测。
在该实施方式三中,在为磁场触摸检测时,虽然多条信号线并联连接,但不限定于此,也可以将一个信号线作为磁场检测线圈的绕组。但是,通过并联连接多条信号线,使磁场检测线圈的电阻变小成为可能。
图33为示出实施方式三所涉及的显示装置1的构成的俯视图。在图33中,RL(0)~RL(5)表示配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上的检测电极。在图31上未示出,检测电极RL(0)~RL(5)分别在列向上延伸、并在行向上平行而配置。即,以与图31中示出的驱动电极TL(n-2)~TL(n+1)交叉并与信号线SL(n-6)~SL(n+9)平行的方式配置于CF玻璃基板CGB的第一主面CSF1上。
检测电极RL(0)~RL(5)在显示区域2的边2-D(图19)侧连接于放大电路AMP。放大电路AMP具有多个在图11中说明过的积分电路,检测电极RL(0)~RL(5)中的信号变化被传递至各个积分电路,积分电路的输出作为电场触摸检测时的检测信号Rx而向检测电路DET供给。
在为电场触摸检测时,电压周期性变化的控制信号TSV作为电场驱动信号而供给例如图31中示出的驱动电极TL(n+1)。驱动电极TL(n+1)与各个检测电极RL(0)~RL(5)之间的电场的变化被放大电路AMP放大,作为检测信号Rx而供给检测电路DET。由此,检测手指的触摸的有无等成为可能。
在实施方式三中,在磁场触摸检测时将信号变化放大的放大电路与在电场触摸检测时将信号变化放大的放大电路既可以相同,也可以不同。
根据实施方式三,在磁场触摸检测以及电场触摸检测时,在显示区域2的边2-D侧,信号变化从信号线以及检测电极中向放大电路AMP传递。因此,防止显示区域的边2-L以及2-R侧的边框变大成为可能。
在实施方式三中,使用同一驱动电极来进行了磁场的产生和电场的产生,使用由不同的导电层形成的信号线以及检测电极来进行了磁场的检测和电场的检测。不限定于此,也可以通过由例如不同的导电层形成的信号布线(或者电极)来使磁场和电场产生。例如,磁场使用在列向上延伸、在行向上平行而配置的多个信号布线来产生。电场可以使用在行向上延伸、在列向上平行而配置的信号布线来产生。在这种情况下,磁场的检测使用在行向上延伸、并在列向上平行而配置的多个信号布线来进行。另外,电场的检测使用在列向上延伸、并在行向上平行而配置的信号布线来进行。在这种情况下,磁场的产生与检测相对于电场的产生与检测实质上错开90度。即使为这种情况,由于磁场产生线圈与磁场检测线圈不同,因此能够实现检测精度的提高。
(实施方式四)
在该实施方式中,多个磁场产生线圈在俯视观察时彼此重叠地设定。通过如此地做,在磁场触摸检测时,减少产生的磁场变弱的区域成为可能,防止产生检测灵敏度下降的区域成为可能。并且,磁场检测线圈也被设定为在俯视观察时彼此重叠。磁场产生线圈彼此重叠、磁场检测线圈也彼此重叠的例子在图30中已示出。当然,既可以仅使磁场产生线圈彼此重叠,也可以仅使磁场检测线圈彼此重叠。
在此,将使磁场产生线圈彼此重叠的构成作为例子来说明。该实施方式四涉及的显示装置1类似于在实施方式一中说明过的图5的显示装置。主要区别的是切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR的构成。在实施方式四中,代替图5示出的切换电路SC-R、切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR而使用切换控制驱动电路SR-R以及SR-L。
图34为示出实施方式四所涉及的切换控制驱动电路SR-R的构成的电路图。另外,图35为示出实施方式四所涉及的切换控制驱动电路(驱动电路、第一切换电路)SR-L的构成的电路图。切换控制驱动电路SR-R在图5中代替切换电路SC-R而沿显示区域2的边2-R(图5)侧配置,在边2-R的附近连接于驱动电极。另外,切换控制驱动电路SR-L在图5中代替切换驱动电路SC-L以及检测控制电路SR而沿边2-L(图5)侧配置,在边2-L的附近连接于驱动电极TL。即,在俯视观察时,驱动电极TL(0)~TL(p)分别配置于切换控制驱动电路SR-R与切换控制驱动电路SR-L之间。
切换控制驱动电路SR-R以及SR-L包括多个单位选择电路和对应于单位选择电路的多个单位切换调整电路。在此,各个单位选择电路与配置于在磁场触摸检测时产生强磁场的区域上的驱动电极对应。另外,单位切换调整电路由所对应的单位选择电路控制。
在切换控制驱动电路SR-R中,多个单位选择电路USR-R(0)~USR-R(p)以及单位切换调整电路USC-R(0)~USC-R(p)具有彼此相同的构成。因此,在图34中示出了对应于驱动电极TL(n-6)~TL(n+9)的单位选择控制电路USR-R(n-2)~USR-R(n+1)和对应于这些单位选择控制电路的单位切换调整电路USC-R(n-2)~USC-R(n+1)的构成。
另外,在切换控制驱动电路SR-L中,多个单位选择电路USR-L(0)~USR-L(p)以及单位切换调整电路USC-L(0)~USC-L(p)也具有彼此相同的构成。因此,在图35中示出了对应于驱动电极TL(n-6)~TL(n+9)的单位选择控制电路USR-L(n-2)~USR-L(n+1)和对应于这些单位选择控制电路的单位切换调整电路USC-L(n-2)~USC-L(n+1)的构成。
在实施方式一中,如图9所示,在磁场触摸检测时,各二次绕组的磁场产生线圈使用驱动电极而形成。与此相对,在该实施方式四中,在磁场触摸检测时,各个磁场产生线圈由1.5次绕组的线圈构成。即,在磁场触摸检测时,将驱动电极TL(n-6)、TL(n-5)以及TL(n+2)作为绕组而形成一个磁场产生线圈,将驱动电极TL(n)、TL(n+1)以及TL(n+8)作为绕组而形成一个磁场产生线圈。
例如在将驱动电极TL(n-6)、TL(n-5)以及TL(n+2)作为绕组而形成了一个磁场产生线圈的情况下,被这些驱动电极夹着的区域即驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)成为磁场产生线圈的内侧,产生强磁场。同样地,在将驱动电极TL(n)、TL(n+1)以及TL(n+8)作为绕组而形成了一个磁场产生线圈的情况下,被这些驱动电极夹着的区域即驱动电极TL(n+2)~TL(n+7)成为磁场产生线圈的内侧,产生强磁场。由此,防止产生了强磁场的区域被断开成为可能。
<切换控制驱动电路SR-R>
设于切换控制驱动电路SR-R中的单位选择控制电路USR-R(0)~USR-R(p)分别在磁场触摸检测时输出指定产生强磁场的区域(驱动电极)的磁场控制信号C-R。另外,在电场触摸检测时,单位选择控制电路分别使磁场控制信号C-R处于预定的电压。并且,单位选择控制电路在显示期间输出指定显示驱动信号所供给的驱动电极的显示控制信号D-R。
以图34中示出的单位选择控制电路USR-R(n-1)、USR-R(n)以及单位切换调整电路USC-R(n-1)、USC-R(n)为例而进行说明。
在磁场触摸检测时,单位选择控制电路USR-R(0)~USR-R(p)依次使磁场控制信号C-R(0)~C-R(p)变为高电平。例如,按磁场控制信号C-R(n-2)、C-R(n-1)、C-R(n)、C-R(n+1)的顺序变为高电平。另外,在电场触摸检测时,使磁场控制信号C-R(0)~C-R(p)变为低电平。并且,在显示期间,使指定显示驱动信号所供给的驱动电极的显示控制信号D-R(0)~D-R(p)变为高电平。
<单位切换调整电路USC-R的构成>
将单位切换调整电路USC-R(n-1)作为代表来说明单位切换调整电路USC-R的构成。单位调整电路USC-R(n-1)包括:第十五开关R210~R215、第十六开关R220~R225、以及信号布线6340。在此,第十六开关R220~R225连接在对应于所对应的单位选择控制电路USR-R(n-1)的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)与电压布线LV1之间。该第十六开关R220~R225根据来自所对应的单位选择控制电路USR-R(n-1)的显示控制信号D-R(n-1)而受到开关控制。
第十五开关R210连接在与单位选择控制电路USR-R(n-1)对应的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)相邻而配置的驱动电极TL(n-6)与信号布线6340之间。另外,第十五开关R211连接在配置于单位选择控制电路USR-R(n-1)对应的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的旁边的驱动电极TL(n-5)与电压布线LV2之间。并且,第十五开关R212连接在配置于单位选择控制电路USR-R(n-1)对应的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的旁边的驱动电极TL(n+2)与电压布线6340之间。并且,第十五开关R213~R215各自的一方的端子与驱动电极TL(n+3)~TL(n+5)连接,各自的另一方的端子成为了浮接状态。这些第十五开关R213~R215被设置成第十五开关的配置变得有规则。因此,在可以不确保第十五开关的规则性的情况下,可以不设置第十五开关R213~R215。第十五开关R210~R215根据来自所对应的单位选择控制电路USR-R(n-1)的磁场控制信号C-R(n-1)而受到开关控制。
剩余的单位切换调整电路也具有与上述的单位切换调整电路USC-R(n-1)相同的构成。在图34中,构成单位切换调整电路USC-R(n)的第十五开关被示出为(R210)~(R215),第十六开关被示出为(R220)~(R225),信号布线被示出为(6340)。同样地,单位切换调整电路USC-R(n-2)内的第十五开关R212~R215被示出为[R212]~[R215],第十六开关R224、R225被示出为[R224]、[R225],信号布线6340被示出为[6340]。另外,单位切换调整电路USC-R(n+1)内的第十五开关R210、R211被示出为<R210>、<R211>,第十六开关R220、R221被示出为<R220>、<R221>,信号布线6340被示出为<6340>。
对应于单位选择控制电路(例如USR-R(n-1))的单位切换调整电路中所包括的第十五开关R210~R213被分成两组,连接于以将对应于该单位选择控制电路的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)夹在其间的方式配置的预定的驱动电极。即,被分成第十五开关R210、R211和第十五开关R212、R213,连接于与驱动电极TL(n-4)相邻的预定的驱动电极和与驱动电极TL(n+1)相邻的预定的驱动电极。
<切换控制驱动电路SR-L>
设于切换控制驱动电路SR-L中的单位选择控制电路USR-L(0)~USR-L(p)分别在磁场触摸检测时输出指定产生强磁场的区域(驱动电极)的磁场控制信号C-L。另外,在电场触摸检测时,这些单位选择控制电路输出指定电场驱动信号所供给的驱动电极的电场控制信号。在该实施方式四中,磁场控制信号C-L也作为电场控制信号来使用。并且,这些单位选择控制电路在显示期间输出指定显示驱动信号所供给的驱动电极的显示控制信号D-L。
以图35中示出的单位选择控制电路USR-L(n-1)、USR-L(n)以及单位切换调整电路USC-L(n-1)、USC-L(n)为例而进行说明。
在为磁场触摸检测时,单位选择控制电路USR-L(0)~USR-L(p)依次使磁场控制信号C-L(0)~C-L(p)变为高电平。例如,按磁场控制信号C-L(n-2)、C-L(n-1)、C-L(n)、C-L(n+1)的顺序变为高电平。另外,在电场触摸检测时,使对应于电场驱动信号所供给的驱动电极的磁场控制信号(例如C-L(0))变为高电平,使剩余的磁场控制信号(C-L(1)~C-L(p))变为低电平。在电场触摸检测中依次指定电场驱动信号所供给的驱动电极的情况下,例如按从磁场控制信号C-L(0)至C-L(p)的顺序变为高电平。并且,在显示期间,使指定显示驱动信号所供给的驱动电极的显示控制信号D-L(0)~D-L(p)变为高电平。
<单位切换调整电路USC-L的构成>
接下来,将图35中示出的单位切换调整电路USC-L(n-1)作为代表来说明单位切换调整电路USC-L的构成。单位调整电路USC-L(n-1)包括有:第十七开关L210~L215、第十八开关L220~L225、以及信号布线6341。在此,第十八开关L220~L225连接在对应于所对应的单位选择控制电路USR-L(n-1)的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)与电压布线LV1之间。第十八开关L220~L225根据来自所对应的单位选择控制电路USR-L(n-1)的显示控制信号D-L(n-1)而受到开关控制。
第十七开关L210连接在与对应的驱动电极TL(n-4)~(n+1)相邻而配置的驱动电极TL(n-6)与信号布线LL1之间,第十七开关L211连接在配置于对应的驱动电极TL(n-4)~(n+1)的旁边的驱动电极TL(n-5)与信号布线6341之间。另外,第十七开关L212连接在配置于对应的驱动电极TL(n-4)~(n+1)的旁边的驱动电极TL(n+2)与信号布线6341之间。并且,第十七开关L213~L215各自的一方的端子与驱动电极TL(n-3)~TL(n-1)连接,各自的另一方的端子成为了浮接状态。由于这些第十七开关L213~L215与之前说明过的第十五开关R213~R215相同,因此省略说明。第十七开关L210~L215根据来自所对应的单位选择控制电路USR-L(n-1)的磁场控制信号C-L(n-1)而受到开关控制。
剩余的单位切换调整电路也具有与上述的单位切换调整电路USC-L(n-1)相同的构成。在图35中,构成单位切换调整电路USC-L(n)的第十七开关被示出为(L210)~(L215),第十八开关被示出为(L220)~(L225),信号布线被示出为(6341)。同样地,单位切换调整电路USC-L(n-2)内的第十七开关L212~L215被示出为[L212]~[L215],第十八开关L224、L225被示出为[L224]、[L225],信号布线6341被示出为[6341]。另外,单位切换调整电路USC-L(n+1)内的第十七开关L210、L211被示出为<L210>、<L211>,第十八开关L220、L221被示出为<L220>、<L221>,信号布线6341被示出为<6341>。
对应于单位选择控制电路(例如USR-L(n-1))的单位切换调整电路中所包括的第十七开关L210~L212被分成两组,连接于以将对应于该单位选择控制电路的驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)夹在其间的方式配置的预定的驱动电极TL(n-6)、TL(n-5)以及TL(n+2)。
<磁场触摸检测>
接下来,参照图34及图35来说明磁场触摸检测时的动作。在此,将在磁场触摸检测中检测驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的区域是否被笔已触摸的情况作为例子来说明。
由于在驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的区域上检测笔的触摸,因此对应于驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的单位选择控制电路USR-R(n-1)以及USR-L(n-1)输出高电平的磁场控制信号C-R(n-1)以及C-L(n-1)。此时,剩余的单位选择控制电路(例如USR-R(n)、USR-L(n))输出低电平的磁场控制信号(C-R(n)以及C-L(n))。并且,在为磁场触摸检测时,显示控制信号D-R(n-1)、D-R(n)、D-R(n-1)、D-R(n)以及D-L(n-1)、D-L(n)、D-L(n-1)、D-L(n)成为低电平。
在为磁场产生期间TCG时,控制电路D-CNT将周期性变化的线圈时钟信号CLK向信号布线LL1供给。另外,在为磁场触摸检测的期间,向电压布线LV2供给接地电压Vs。
由于磁场控制信号C-R(n-1)成为高电平,所以在单位切换调整电路USC-R(n-1)中,第十五开关R210~R212成为接通状态。由此,在单位切换调整电路USC-R(n-1)中,驱动电极TL(n-6)经由第十五开关R210而与信号布线6340连接,驱动电极TL(n-5)经由第十五开关R211而与电压布线LV2连接。并且,在单位切换调整电路USC-R(n-1)中,驱动电极TL(n+2)经由第十五开关R212而与信号布线6340连接。
另一方面,由于磁场控制信号C-L(n-1)成为高电平,所以在单位切换调整电路USC-L(n-1)中,第十七开关L210~L212成为接通状态。由此,在单位切换调整电路USC-L(n-1)中,驱动电极TL(n-6)经由第十七开关L210而与信号布线LL1连接,驱动电极TL(n-5)经由第十七开关L211而与信号布线6341连接。并且,在单位切换调整电路USC-L(n-1)中,驱动电极TL(n+2)经由第十七开关L212而与信号布线6341连接。
由此,夹着驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的区域而彼此平行而配置的驱动电极TL(n-6)、TL(n-5)以及TL(n+2)被串联连接在电压布线LV2与信号布线LL1之间。其结果,将这些驱动电极作为绕组而形成缠绕了一次和一半(1.5次)的磁场产生线圈。
在磁场产生期间TCG,由于线圈时钟信号CLK被供给到信号布线LL1,因此根据线圈时钟信号CLK而变化的磁场在磁场产生线圈上产生。如果笔已存在于驱动电极TL(n-4)~TL(n+1)的区域的附近,由于在磁场产生线圈上已产生的磁场能,笔内的电容元件C被充电。
由于笔内的电容元件C上已充电的电荷,在为磁场检测期间TDT时,笔内的线圈产生磁场。笔已产生的磁场通过由检测电极RL(0)~RL(p)构成的磁场检测线圈来检测,作为检测信号Rx而向检测电路DET供给。
在通过驱动电极TL(n-6)、TL(n-5)以及TL(n+2)而形成了磁场产生线圈时,来自单位选择控制电路USR-R(n)、USR-L(n)的磁场控制信号C-R(n)、C-L(n)成为低电平,因此单位切换调整电路USC-R(n)以及USC-L(n)中的第十五开关(R210)~(R215)以及第十七开关(L210)~(L215)成为断开状态。因此,在单位切换调整电路USC-R(n)以及USC-L(n)中,驱动电极未连接于信号布线(6340)、(6341)、电压布线LV2以及信号布线LL1,未形成磁场产生线圈。
<电场触摸检测>
在为电场触摸检测时,单位选择控制电路USR-L(0)~USR-L(p)将磁场控制信号C-L(0)~C-L(p)作为电场控制信号而输出。例如,如果说明将驱动电极TL(n-6)作为产生电场的驱动电极来选择的情况的话,则如下所述。
单位选择控制电路USR-L(n-1)将磁场控制信号C-L(n-1)作为电场控制信号而使其变为高电平。此时,剩余的单位选择控制电路USR-L(0)~USR-L(n-2)、USR-L(n)~USR(p)输出低电平的磁场控制信号。并且,单位选择控制电路USR-R(0)~USR-R(p)输出低电平的磁场控制信号C-R(0)~C-R(p)。此外,由于不是显示期间,因此显示控制信号D-L以及D-R为低电平。
由此,第十五开关成为断开状态。此时,由于高电平的磁场控制信号C-L(n-1),第十七开关L210~L215成为接通状态。由于第十七开关L210成为接通状态,因此驱动电极TL(n-6)经由第十七开关L210而与信号布线LL1连接。
在电场触摸检测时,控制电路D-CNT向信号布线LL1供给电压周期性变化的控制信号TSV。由此,控制信号TSV作为磁场驱动信号而被供给驱动电极TL(n-6)。由于第十五开关为断开状态,因此驱动电极TL(n-6)在浮接状态下被供给磁场驱动信号,产生根据磁场驱动信号的电场。
检测电极RL(0)~RL(p)与驱动电极TL(n-6)之间的电场的变化作为检测信号Rx而向检测电路DET供给,进行手指的触摸检测。
在显示期间,例如,单位选择控制电路USR-R(0)~USR-R(p)以及各个USR-L(0)~USR-L(p)输出高电平的显示控制信号D-R(0)~D-R(p)以及D-L(0)~D-L(p)。由此,第十六开关以及第十八开关成为接通状态,驱动电极TL(0)~TL(p)在显示区域2的边2-R以及2-L的附近连接于电压布线LV1。控制电路D-CNT在显示期间时将显示用的驱动电压供给电压布线LV1。由此,在显示期间中,显示驱动电压就会被供给驱动电极TL(0)~TL(p)。
虽然以磁场产生线圈为例而说明了彼此重叠的线圈的构成,但是能够以同样的方式使磁场检测线圈也彼此重叠。
虽然将在图5示出的液晶显示装置1中使用图34以及35示出的切换控制驱动电路SR-R、SR-L的例子作为实施方式四而进行了说明,但也可以将切换控制电路SR-R、SR-L用于图19示出的液晶显示装置1中。在这种情况下,由于信号线与驱动电极平行地延伸,因此如在实施方式二中已说明的,在触摸检测时将信号线并联连接于驱动电极成为可能,使驱动电极的电阻值进一步变小成为可能。
另外,在图9中,虽然示出了通过彼此接近的驱动电极(例如驱动电极TL(n-6)~TL(n-3))来构成磁场产生线圈的例子,但并非限定于此。例如,在图9中,也可以使一个或多个驱动电极夹在驱动电极TL(n-5)与驱动电极TL(n-4)之间。在这种情况下,夹在驱动电极TL(n-5)与驱动电极TL(n-4)之间的驱动电极的区域就成为磁场产生线圈的内侧,在该内侧的区域上产生强磁场。同样地,在图11中,虽然示出了通过彼此接近的检测电极(例如RL(n-3)~RL(n))来构成磁场检测线圈的例子,但并非限定于此。例如,在图11中,也可以使一个或多个检测电极夹在检测电极RL(n-2)与检测电极RL(n-1)之间。在这种情况下,夹在检测电极RL(n-2)与检测电极RL(n-1)之间的检测电极的区域就成为磁场检测线圈的内侧,在该内侧的区域上磁场的检测提高。
另外,在图12中,虽然示出了第六开关S50~S53由单刀双掷开关构成的例子,但并非限定于此。由于在电场触摸检测时电场驱动信号所供给的检测电极变为浮接状态即可,因此第六开关也可以为连接在检测电极RL与接地电压Vs之间的单刀单掷开关。在这种情况下,在磁场触摸检测时,单刀单掷开关被处于接通状态,以使检测电极RL连接于接地电压Vs,在电场触摸检测时,单刀单掷开关被处于断开状态。关于图26中示出的第十四开关S130,也同样地不限定于单刀双掷开关,可以为单刀单掷开关。
TFT玻璃基板TGB能够视为具有由多条信号线和多条扫描线划分出的像素的区域(像素区域)的第一基板。在这种情况下,CF玻璃基板CGB能够视为与第一基板相对的第二基板。在磁场产生期间,例如,如图9所示,多个磁场产生线圈(第一线圈)配置于第一基板。在这种情况下,磁场产生线圈分别在俯视观察时呈长方形。长方形的磁场产生线圈的长边在行向(第一方向)上延伸,长方形的磁场产生线圈在列向(第二方向)上平行而配置。另外,在磁场检测期间,多个磁场检测线圈以与多个磁场产生线圈交叉的方式配置于TFT玻璃基板TGB或CF玻璃基板CGB上。例如,如图11所示,磁场检测线圈分别也在俯视观察时呈长方形,其长边在列向(第二方向)上延伸,在行向(第一方向)上平行而配置。
在本发明的思想范畴内,如果是本领域普通技术人员,就可想到各种变形例以及修正例,关于那些变形例以及修正例,应了解,也属于本发明的范围。
例如,仅要包括本发明的要旨,本领域普通技术人员对上述的各实施方式适当进行了构成成分的增加、删除或者设计变更的;或者进行了工序的增加、省略或条件变更的均包括在本发明的范围内。
例如,在实施方式二中,虽然说明了驱动电极TL(0)~TL(p)以及信号线SL(0)~SL(p)在列向上延伸、并在行向上并列而配置的情况,但行向及列向根据观察的视点而变化。改变观察的视点而驱动电极TL(0)~TL(p)以及信号线SL(0)~SL(p)在行向上延伸、并在列向上并列而配置的情况也包括在本发明的范围中。另外,在本说明书中使用的“平行”意思是彼此从一端直至另一端不相交地延伸。因此,即使在一方的线(或者电极)的一部分或全部相对于另一方的线(或者电极)已倾斜的状态下设置,仅要这些线不是从一端直至另一端相交的,在本说明书中,该状态也当作是“平行”。
符号说明
1 带触摸功能的液晶显示装置
2、2A 显示区域
3 信号线选择器
4 显示控制装置
5 栅极驱动器
6 触摸控制装置
TL(0)~TL(p) 驱动电极
SM 辅助电极
RL(0)~RL(p) 检测电极
GL(0)~GL(p) 扫描线
SL(0)~SL(p) 信号线
CGB CF玻璃基板
TGB TFT玻璃基板
CSF1、TSF1 第一主面
CSF2、TSF2 第二主面
SC-R 切换驱动电路
SC-L 切换电路
SR、SX 检测控制电路
SC-D&AMP 切换放大电路
SC-DA 切换驱动电路
SC-LA、SC-RA 切换放大电路
SC_EN 磁场使能信号
CLK 线圈时钟信号
TSV 控制信号

Claims (11)

1.一种显示装置,包括:
第一基板;
第二基板,与所述第一基板相对;
多个公共电极,配置于所述第一基板,并沿第一方向延伸;
像素阵列,具有配置于所述第一基板、且以与多个所述公共电极中相对应公共电极相对的方式配置的多个像素电极;
多条信号线,配置于所述像素阵列的各列,并向配置在对应的列上的所述多个像素电极供给图像信号;
第一切换电路,配置于所述第一基板,并与多个所述公共电极结合,在使用磁场来检测外部接近物体的检测期间,连接至少2个公共电极之间,从而形成第一线圈;
驱动电路,在所述检测期间,将磁场驱动信号供给至所述第一线圈,以产生磁场;以及
检测电路,形成于所述第二基板,与第二线圈结合,所述第二线圈在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸,
多个所述公共电极在所述像素阵列中以彼此平行的方式而配置,在显示期间,向多个所述公共电极供给与所述磁场驱动信号不同的显示驱动信号,
在处于所述检测期间时,通过所述第二线圈来检测来自所述外部接近物体的磁场。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
在所述检测期间,至少2个所述公共电极通过所述第一切换电路而彼此电连接,以使在所述驱动电路与第一电压之间形成所述第一线圈,
在所述检测期间,所述第二线圈在所述检测电路与第二电压之间彼此电连接。
3.根据权利要求2所述的显示装置,其中,
所述第一切换电路根据是使用磁场来检测外部接近物体还是使用电场来检测外部接近物体而切换所述第一线圈与所述第一电压之间的连接,
所述显示装置还包括第二切换电路,所述第二切换电路根据是使用磁场来检测外部接近物体还是使用电场来检测外部接近物体而切换所述第二线圈与所述第二电压之间的连接,
当使用电场来检测外部接近物体时,所述第一切换电路将所述第一线圈与所述第一电压电气分离,当使用电场来检测外部接近物体时,所述第二切换电路将所述第二线圈与所述第二电压电气分离,
当使用电场来检测外部接近物体时,电场驱动信号被供给至所述公共电极,并通过所述检测电路检测在构成所述第二线圈的布线中的信号变化。
4.一种显示装置,包括:
像素阵列,具有配置为矩阵状的多个像素;
多条信号线,配置于所述像素阵列的各列,并向配置在对应的列上的所述多个像素供给图像信号;
多个驱动电极,在所述像素阵列中以彼此平行的方式而配置,当进行图像显示时,向所述多个像素供给驱动信号,
第一基板,具有配置有所述多条信号线与所述多个驱动电极的第一主面;
第二基板,与所述第一基板分开,并具有第一主面和配置为与所述第一基板的第一主面相对的第二主面;
第一布线,配置于所述第二基板的第一主面上;
驱动电路,当检测外部接近物体时,输出驱动信号;以及
检测电路,当检测外部接近物体时,检测信号变化,
当使用磁场来检测外部接近物体时,使磁场产生的磁场驱动信号被供给至配置于所述像素阵列中的第二布线,并通过在俯视观察中与所述第二布线交叉的第一布线来检测来自外部接近物体的磁场,
配置在所述第一基板上的布线作为所述第二布线,当使用磁场来检测外部接近物体时,使磁场产生的驱动信号从所述驱动电路供给到所述第二布线,并通过所述检测电路检测所述第一布线中的信号变化,
当使用电场来检测外部接近物体时,使电场产生的驱动信号从所述驱动电路供给到所述第二布线,并通过所述检测电路检测所述第一布线中的信号变化。
5.根据权利要求4所述的显示装置,其中,
所述多个驱动电极配置在所述像素阵列的行上,
所述第二布线由驱动电极构成,所述第一布线由信号线构成。
6.根据权利要求4所述的显示装置,其中,
所述显示装置包括根据是使用磁场来检测外部接近物体还是使用电场来检测外部接近物体而切换所述第二布线与第一电压之间的连接的第一切换电路,
当使用电场来检测外部接近物体时,所述第一切换电路将所述第二布线与所述第一电压电气分离,当使用磁场来检测外部接近物体时,所述第一切换电路将所述第二布线与所述第一电压电连接。
7.根据权利要求6所述的显示装置,其中,
所述检测电路包括检测所述第一布线中的信号变化的多个单位检测电路。
8.根据权利要求4所述的显示装置,其中,
所述显示装置还包括:
包含所述第一布线的多个第一布线;以及
包含所述第二布线的多个第二布线;
所述多个第二布线以彼此平行的方式而配置,当使用磁场来检测外部接近物体时,所述多个第二布线彼此电连接,以使在所述驱动电路与第一电压之间形成第一线圈,
所述多个第一布线以彼此平行的方式而配置,当使用磁场来检测外部接近物体时,所述多个第一布线彼此电连接,以使在所述检测电路与第二电压之间形成第二线圈。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其中,
所述显示装置还包括:
第一切换电路,根据是使用磁场来检测外部接近物体还是使用电场来检测外部接近物体而切换所述第一线圈与所述第一电压之间的连接;以及
第二切换电路,根据是使用磁场来检测外部接近物体还是使用电场来检测外部接近物体而切换所述第二线圈与所述第二电压之间的连接,
当使用电场来检测外部接近物体时,所述第一切换电路将所述第一线圈与所述第二电压电气分离,当使用电场来检测外部接近物体时,所述第二切换电路将所述第二线圈与所述第一电压电气分离,
当使用电场来检测外部接近物体时,电场驱动信号被供给至预定的第二布线,并通过所述检测电路检测在预定的第一布线中的信号变化。
10.根据权利要求4所述的显示装置,其中,
所述第二布线具有所述多个驱动电极中的一个驱动电极、和所述多条信号线中的与所述一个驱动电极相连接的信号线。
11.根据权利要求4所述的显示装置,其中,
所述多个驱动电极包括:
多个第一驱动电极,以沿所述像素阵列的行且彼此平行的方式而配置;以及
多个第二驱动电极,以沿所述像素阵列的列且彼此平行的方式而配置,并与所述多个第一驱动电极电气分离,
所述第二布线包含所述多个第一驱动电极,所述第一布线包含所述多个第二驱动电极。
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