CN107179848A - 检测装置、显示装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了能够高精度地检测压力的检测装置、显示装置以及电子设备。其包括:基板,具备第一面和第一面的相反侧的第二面;第一电极,在与基板的第一面平行的平面,沿第一方向延伸,被供给用于检测与基板的第一面侧接触或接近的物体的第一驱动信号;布线,与第一电极对置,且在第一方向上排列有多个,被供给直流电压信号;以及导电体,设置于基板的第二面侧,在与第一电极之间形成静电电容。
Description
技术领域
本发明涉及检测装置、显示装置以及电子设备。
背景技术
近年来,被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受到关注。触摸面板装配于液晶显示装置等显示装置上或被一体化,并作为带触摸检测功能的显示装置而使用。作为这样的带触摸检测功能的显示装置,已知具备静电电容式的触摸传感器的装置。另外,已知如下显示装置:在由手指等按压了输入面的情况下,能够检测压力并根据压力的大小来执行各种功能。
专利文献1记载了具有液晶显示单元、设置于相互交叉的方向上的栅极线和漏极线的压力探测数字转换器。专利文献1的压力探测数字转换器由设置于栅极线与漏极线的交点的各个的液晶显示单元的电容变化来检测相对于液晶显示面板的压力。
【先行技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2000-66837号公报
专利文献1在液晶显示面板的多个部位进行了输入的情况下存在检测正确的输入位置以及压力的大小变得困难的可能性。另外,在由触摸面板的检测电极或驱动电极来检测压力的情况下,由于压力检测的分辨率被各电极的形状、大小限制,因此存在压力的检测精度下降的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供能够高精度地检测压力的检测装置、显示装置以及电子设备。
本发明的一个方面的检测装置包括:基板,具备第一面和所述第一面的相反侧的第二面;第一电极,在与所述基板的所述第一面平行的平面,沿第一方向延伸,被供给用于检测与所述基板的所述第一面侧接触或接近的物体的第一驱动信号;布线,与所述第一电极对置,且在所述第一方向上排列有多个布线,所述布线被供给直流电压信号;以及导电体,设置于所述基板的所述第二面侧,在与所述第一电极之间形成静电电容。。
本发明的一个方面的显示装置包括:上述检测装置;多个像素电极,与所述第一电极对置且矩阵配置;以及显示功能层,在显示区域内发挥图像显示功能。
本发明的一个方面的电子设备包括:上述检测装置;以及框体,组装有所述检测装置,所述框体包括所述导电体。
本发明的一个方面的电子设备包括:上述显示装置;以及框体,组装有所述显示装置,所述框体包括所述导电体。
附图说明
图1是示出第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的一个构成例的框图。
图2是表示用于说明互电容方式的触摸检测的基本原理的、手指未接触或未接近的状态的说明图。
图3是示出图2所示的手指未接触或未接近的状态的边缘电场的例子的说明图。
图4是示出图2所示的手指未接触或未接近的状态的等效电路的例子的说明图。
图5是表示用于说明互电容方式的触摸检测的基本原理的、手指已接触或已接近的状态的说明图。
图6是示出图5所示的手指已接触或已接近的状态的边缘电场的例子的说明图。
图7是示出图5所示的手指已接触或已接近的状态的等效电路的例子的说明图。
图8是表示互电容方式的触摸检测的驱动信号以及第一检测信号的波形的一个例子的图。
图9是示出自电容方式的触摸检测的等效电路的一个例子的说明图。
图10是表示自电容方式的触摸检测的驱动信号以及第二检测信号的波形的一个例子的图。
图11是表示包含带触摸检测功能的显示装置的电子设备的概略截面结构的截面图。
图12是表示第一变形例的电子设备的概略截面结构的截面图。
图13是表示第二变形例的电子设备的概略截面结构的截面图。
图14是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的概略截面结构的截面图。
图15是示意性地示出带触摸检测功能的显示装置的第一基板的俯视图。
图16是示意性地示出带触摸检测功能的显示装置的第二基板的俯视图。
图17是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示部的像素排列的电路图。
图18是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示部的驱动电极以及检测电极的一个构成例的立体图。
图19是用于说明第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的说明图。
图20是扩大地示出第一实施方式的驱动电极以及布线的示意俯视图。
图21是由图20的XXI-XXI’线切开时的截面图。
图22的(A)~(C)是用于说明压力检测的动作例的说明图。
图23的(A)~(C)是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。
图24是关于各检测结果以及运算结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
图25是扩大地示出驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。
图26是示出第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的一个动作例的定时波形图。
图27是扩大地示出第一实施方式的驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。
图28是示出第二实施方式的带触摸检测功能的显示装置的第二驱动电极驱动器的框图。
图29的(A)~(C)是用于说明第二实施方式的压力检测的动作例的说明图。
图30是示意性地示出开关元件的栅极电压与漏极电流的关系的曲线图。
图31是扩大地示出第三实施方式的带触摸检测功能的显示装置的驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。
图32的(A)~(C)是用于说明第三实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。
图33的(A)~(C)是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。
图34是关于各检测结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
图35的(A)~(C)是用于说明第四实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。
图36的(A)~(C)是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。
图37是关于各检测结果以及运算结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
图38的(A)~(C)是用于说明第五实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。
图39是示意性地示出第六实施方式的第一基板的俯视图。
图40是示意性地示出第六实施方式的第二基板的俯视图。
具体实施方式
参照附图,详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明并不被以下的实施方式所记载的内容限定。另外,在以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易假定的、实质上相同的内容。进一步地,能够适当地组合以下所记载的构成要素。并且,公开只不过是一个例子,对于本领域技术人员而言,针对保证发明的主旨的适当变更而可容易想到的内容当然包含于本发明的范围。另外,为了使说明更加明确,存在附图与实际的形式相比示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等的情况,但只不过是一个例子,并不限定本发明的解释。另外,有时在本说明书和各图中,对关于已出现的图而在与上述的要素同样的要素中标注相同的符号,并适当省略详细的说明。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的一个构成例的框图。如图1所示,带触摸检测功能的显示装置1包括带触摸检测功能的显示部10、控制部11、栅极驱动器12、源极驱动器13、第一驱动电极驱动器14和检测部40。带触摸检测功能的显示装置1是带触摸检测功能的显示部10内置有触摸检测功能的显示装置。带触摸检测功能的显示部10是使将液晶显示元件作为显示元件来使用的显示面板20和检测触摸输入的检测装置即触摸面板30一体化的装置。并且,带触摸检测功能的显示部10也可以是在显示面板20之上装配了触摸面板30的所谓的外嵌(On-cell)类型的装置。显示面板20例如也可以是有机EL显示面板。
如后述那样,显示面板20是依据从栅极驱动器12供给的扫描信号Vscan而依次逐一扫描一个水平线并进行显示的元件。控制部11是基于由外部所供给的影像信号Vdisp,对栅极驱动器12、源极驱动器13、第一驱动电极驱动器14以及检测部40分别供给控制信号,并以使它们相互同步地动作的方式进行控制的电路。
栅极驱动器12具有基于从控制部11供给的控制信号来依次选择作为带触摸检测功能的显示部10的显示驱动的对象的一个水平线的功能。
源极驱动器13是基于从控制部11供给的控制信号而向带触摸检测功能的显示部10的后述的各副像素SPix供给像素信号Vpix的电路。
第一驱动电极驱动器14是基于从控制部11供给的控制信号而向带触摸检测功能的显示部10的后述的驱动电极COML供给第一驱动信号Vcom的电路。
触摸面板30基于静电电容型触摸检测的基本原理而动作,通过互电容方式进行触摸检测动作,并检测外部的导体相对于显示区域的接触或接近。触摸面板30也可以通过自电容方式进行触摸检测动作。另外,触摸面板30通过自电容方式进行压力检测动作。
检测部40是基于从控制部11供给的控制信号和从触摸面板30供给的第一检测信号Vdet1来检测有无相对于触摸面板30的触摸的电路。另外,在有触摸的情况下,检测部40求出进行了触摸输入的坐标等。该检测部40具备检测信号放大部42、A/D转换部43、信号处理部44、坐标提取部45、检测定时(timing)控制部46和存储部47。检测定时控制部46基于从控制部11供给的控制信号,以使A/D转换部43、信号处理部44、坐标提取部45同步地动作的方式进行控制。
进一步地,检测部40包括第二驱动电极驱动器48。第二驱动电极驱动器48是在检测施加于带触摸检测功能的显示部10的压力时向后述的布线23供给直流电压信号Vdc或保护信号Vsg1的电路。检测部40基于从触摸面板30供给的第二检测信号Vdet2来检测施加于带触摸检测功能的显示部10的压力。
如上述那样,触摸面板30基于静电电容型触摸检测的基本原理而动作。在此,参照图2~图8,说明本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1的互电容方式的触摸检测的基本原理。图2是表示用于说明互电容方式的触摸检测的基本原理的、手指未接触或未接近的状态的说明图。图3是示出图2所示的手指未接触或未接近的状态的边缘电场的例子的说明图。图4是示出图2所示的手指未接触或未接近的状态的等效电路的例子的说明图。图5是表示用于说明互电容方式的触摸检测的基本原理的、手指已接触或已接近的状态的说明图。图6是示出图5所示的手指已接触或已接近的状态的边缘电场的例子的说明图。图7是示出图5所示的手指已接触或已接近的状态的等效电路的例子的说明图。图8是表示驱动信号以及第一检测信号的波形的一个例子的图。并且,在以下的说明中,说明手指接触或接近的情况,但并不限于手指,例如也可以是包含触屏笔等导体的物体。
例如,如图2所示,电容元件C1具备夹着电介质D相互对置配置的一对电极、驱动电极E1以及检测电极E2。电容元件C1除了形成于驱动电极E1与检测电极E2的对置面彼此之间的电力线(未图示)之外,如图3所示,还产生从驱动电极E1的端部朝向检测电极E2的上表面延伸的边缘的电力线Ef。如图4所示,电容元件C1其一端连接于交流信号源(驱动信号源)S,另一端连接于电压检测器DET。电压检测器DET例如是包含于图1所示的检测信号放大部42的积分电路。
当从交流信号源S向驱动电极E1(电容元件C1的一端)施加规定的频率(例如数kHz~数百kHz左右)的交流矩形波Sg时,经由连接于检测电极E2(电容元件C1的另一端)侧的电压检测器DET,显现图8所示的那样的输出波形(第一检测信号Vdet1)。并且,该交流矩形波Sg相当于从第一驱动电极驱动器14输入的第一驱动信号Vcom。
在手指未接触或未接近的状态(非接触状态)下,如图4所示,伴随对电容元件C1的充放电而流动与电容元件C1的电容值相对应的电流I0。图4所示的电压检测器DET将与交流矩形波Sg相对应的电流I0的变动转换为电压的变动(实线的波形V0(参照图8))。
另一方面,在手指已接触或已接近的状态(接触状态)下,如图5所示,由手指形成的静电电容C2与检测电极E2接触或位于附近。由此,如图6所示,位于驱动电极E1与检测电极E2之间的边缘的电力线Ef被导体E3(手指)遮蔽。因此,电容元件C1如图7所示作为电容值比非接触状态下的电容值小的电容元件C1’而发挥作用。然后,当通过图7所示的等效电路来观察时,则在电容元件C1’流动电流I1。如图8所示,电压检测器DET将与交流矩形波Sg相对应的电流I1的变动转换为电压的变动(虚线的波形V1)。在该情况下,波形V1与上述的波形V0相比,振幅变小。由此,波形V0与波形V1的电压差分的绝对值|ΔV|根据手指等从外部接触或接近的导体E3的影响而发生变化。并且,电压检测器DET为了高精度地检测波形V0与波形V1的电压差分的绝对值|ΔV|,更加优选进行如下动作:通过电路内的开关,配合交流矩形波Sg的频率,设置了重置电容器的充放电的期间Reset。
图1所示的触摸面板30依据从第一驱动电极驱动器14供给的第一驱动信号Vcom,依次逐一扫描一个检测块,进行互电容方式的触摸检测。
触摸面板30从后述的多个检测电极TDL,经由图4或图7所示的电压检测器DET,向每个检测块输出第一检测信号Vdet1。第一检测信号Vdet1被供给到检测部40的检测信号放大部42。
检测信号放大部42将从触摸面板30供给的第一检测信号Vdet1进行放大。并且,检测信号放大部42也可以具备去除包含于第一检测信号Vdet1的高频成分(噪声成分)并输出的低通模拟滤波器、即模拟LPF(Low Pass Filter)。
A/D转换部43在与第一驱动信号Vcom同步的定时,分别对从检测信号放大部42输出的模拟信号进行取样并转换为数字信号。
信号处理部44具备降低包含于A/D转换部43的输出信号的、对第一驱动信号Vcom进行了取样的频率以外的频率成分(噪声成分)的数字滤波器。信号处理部44是基于A/D转换部43的输出信号来检测有无相对于触摸面板30的触摸的逻辑电路。信号处理部44进行仅取出基于手指的检测信号的差分的处理。基于该手指的差分的信号是上述的波形V0与波形V1的差分的绝对值|ΔV|。信号处理部44也可以进行使每一个检测块的绝对值|ΔV|平均化的运算,并求出绝对值|ΔV|的平均值。由此,信号处理部44能够降低噪声的影响。信号处理部44将检测出的基于手指的差分的信号与规定的阈值电压进行比较,若小于该阈值电压,则判断为外部接近物体是非接触状态。另一方面,信号处理部44将检测出的基于手指的差分的信号与规定的阈值电压进行比较,若在阈值电压以上,则判断为外部接近物体的接触状态。如此一来,检测部40能够进行触摸检测。
坐标提取部45是在信号处理部44中检测出触摸时求出该触摸面板坐标的逻辑电路。坐标提取部45将触摸面板坐标作为检测信号输出Vout输出。如以上那样,本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1基于互电容方式的触摸检测的基本原理而能够检测手指等导体接触或接近的位置的触摸面板坐标。
接下来,参照图9以及图10,说明自电容方式的触摸检测的基本原理。图9是示出自电容方式的触摸检测的等效电路的一个例子的说明图。图10是表示自电容方式的触摸检测的驱动信号以及第二检测信号的波形的一个例子的图。
如图9所示,电压检测器DET连接于检测电极E2。电压检测器DET是包括被虚短路的运算放大器的检测电路。当向非反转输入部(+)施加规定的频率(例如数kHz~数百kHz左右)的交流矩形波Sg时,向检测电极E2施加同电位的交流矩形波Sg。
在手指等导体未接触或未接近的状态(非接触状态)下,流动与检测电极E2具有的电容Cx1相对应的电流。电压检测器DET将与交流矩形波Sg相对应的电流的变动转换为电压的变动(实线的波形V3(参照图10))。在手指等导体已接触或已接近的状态(接触状态)下,向检测电极E2具有的电容Cx1施加由与检测电极E2接近的手指产生的电容Cx2,并流动与比非接触状态的电容增加了的电容(Cx1+Cx2)相对应的电流。电压检测器DET将与交流矩形波Sg相对应的电流的变动转换为电压的变动(虚线的波形V2(参照图10))。在该情况下,波形V2与上述的波形V3相比,振幅变大。由此,波形V2与波形V3的电压差分的绝对值|ΔV|根据手指等从外部接触或接近的导体的影响而发生变化。开关SW在进行触摸检测时变为接通(开)状态,在不进行触摸检测时变为断开(闭)状态,并进行电压检测器DET的重置动作。
检测信号放大部42将从触摸面板30所供给的第二检测信号Vdet2进行放大。A/D转换部43分别对从检测信号放大部42输出的模拟信号进行取样并转换为数字信号。信号处理部44基于从A/D转换部43供给的信号来运算波形V2与波形V3的差分的绝对值|ΔV|。信号处理部44将检测出的基于手指的差分的信号(绝对值|ΔV|)与规定的阈值电压进行比较,若小于该阈值电压,则判断为外部接近物体是非接触状态。另一方面,信号处理部44将检测出的基于手指的差分的信号(绝对值|ΔV|)与规定的阈值电压进行比较,若在阈值电压以上,则判断为外部接近物体的接触状态。坐标提取部45对触摸面板坐标进行运算并作为检测信号输出Vout输出。如此一来,检测部40基于自电容方式的触摸检测的基本原理而能够进行触摸检测。
电压检测器DET也可以被兼用于互电容方式的触摸检测和自电容方式的触摸检测。在该情况下,以如下方式进行切换:在互电容方式的触摸检测时,向非反转输入部(+)输入具有固定了的电位的基准电压,在自电容方式的触摸检测时,向非反转输入部(+)输入交流矩形波Sg(第一驱动信号Vcom)。
图9以及图10说明了手指已接触或已接近的情况的外部接近物体的检测,但设置与检测电极E2对置的导电体,并基于上述的自电容方式的检测原理而能够检测施加于输入面的压力。在该情况下,根据施加于带触摸检测功能的显示部10的输入面的压力,检测电极E2与导电体之间的距离发生变化,并使形成于检测电极E2与导电体之间的电容发生变化。触摸面板30将与该电容变化相对应的第二检测信号Vdet2向检测信号放大部42输出。
检测信号放大部42、A/D转换部43以及信号处理部44进行上述的信号处理,并运算波形V2与波形V3的差分的绝对值|ΔV|。基于绝对值|ΔV|的值求出检测电极E2与导电体之间的距离。由此,算出施加于输入面的压力。使与由信号处理部44运算出的压力相关的信息临时保存于存储部47。存储部47例如也可以是RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)、寄存器电路等。坐标提取部45从存储部47接收多个与压力相关的信息,由输入于输入面的压力的分布和通过触摸检测所求出的触摸面板坐标,对输入位置的压力进行运算,并将压力的信息作为输出信号输出。
图11是表示包括带触摸检测功能的显示装置的电子设备的概略截面结构的截面图。电子设备100包括盖部件101、带触摸检测功能的显示装置1、背光源102和框体103。盖部件101是用于保护带触摸检测功能的显示装置1的保护部件,例如也可以是具有透光性的玻璃基板、使用了树脂材料等的膜状的基材。盖部件101的一面为用于手指等接触或接近而进行输入操作的输入面101a。带触摸检测功能的显示装置1包括后述的像素基板2和对置基板3。在像素基板2之上设置有对置基板3,对置基板3配置于盖部件101的另一面、即输入面101a的相反侧的面。
背光源102相对带触摸检测功能的显示装置1而设置于盖部件101的相反侧。背光源102可以粘结于像素基板2的下表面侧,也可以与像素基板2设置规定的间隔地配置。背光源102例如具有LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等光源,将来自光源的光朝向像素基板2出射。来自背光源102的光通过像素基板2,并由该位置的液晶的状态来切换光被遮蔽而不出射的部分和出射的部分,从而使图像显示于盖部件101的输入面101a。背光源102能够使用众所周知的照明部,能够适用各种构成。另外,在带触摸检测功能的显示装置1的显示面板20是反射型液晶显示装置的情况下,也可以不设置背光源102。反射型液晶显示装置使反射电极设置于像素基板2,从盖部件101侧入射的光被反射电极反射,通过盖部件101而到达观察者的眼中。在反射型液晶显示装置中,也可以设置前光源来代替背光源102。
框体103是在上部具有开口的箱状的部件,以覆盖框体103的开口的方式设置盖部件101。在由框体103和盖部件101形成的内部空间组装带触摸检测功能的显示装置1、背光源102等。如图11所示,带触摸检测功能的显示装置1以及背光源102配置于盖部件101侧,在背光源102与框体103的底部之间设置有空隙110。框体103可使用金属等导电性材料,框体103的底部作为与带触摸检测功能的显示装置1的驱动电极COML(未图示)对置的导电体104而发挥作用。另外,框体103电连接于接地部而接地。通过这样的构成,在带触摸检测功能的显示装置1的驱动电极COML(未图示)与导电体104之间形成电容C3。
当向输入面101a施加压力时,则像素基板2以及对置基板3与盖部件101一起以向框体103的底部侧微微弯曲的方式发生变形。带触摸检测功能的显示装置1基于上述的自电容方式的检测原理来检测电容C3的变化,从而求出盖部件101、带触摸检测功能的显示装置1以及背光源102的弯曲量。由此,得到输入于输入面101a的压力。
也可以在背光源102与框体103的底部之间的空隙110设置根据所输入的压力而能够变形的海绵、弹性橡胶等弹性体。另外,框体103并不限定于金属等导电性材料,也可以使用树脂等绝缘性材料。在该情况下,也可以在框体103的至少底部设置金属层来作为导电体104。
图12是表示第一变形例的电子设备的概略截面结构的截面图。在本变形例中,设置有显示装置用框体107。以覆盖显示装置用框体107的开口的方式设置盖部件101,在显示装置用框体107与盖部件101的内部空间组装带触摸检测功能的显示装置1以及背光源102。带触摸检测功能的显示装置1相对盖部件101的输入面101a而设置于相反侧的面。背光源102设置于显示装置用框体107的底部。在带触摸检测功能的显示装置1与背光源102之间设置有间隔物(Spacer)106,在带触摸检测功能的显示装置1与背光源102之间形成空隙110。使显示装置用框体107固定于电子设备100A的框体103,从而带触摸检测功能的显示装置1与背光源102成为一体,并被组装于电子设备100A。
在本变形例中,显示装置用框体107可使用金属等导电性材料。由此,显示装置用框体107的底部作为导电体104发挥作用。另外,显示装置用框体107电连接于接地部而接地。通过这样的构成,在导电体104与带触摸检测功能的显示装置1的驱动电极COML(未图示)之间形成电容C4。带触摸检测功能的显示装置1基于上述的自电容方式的检测原理来检测电容C4的变化,从而能够检测输入于输入面101a的压力。
在本变形例中,显示装置用框体107是金属等导电性材料,底部作为导电体104发挥作用,但并不限定于此。也可以将树脂材料等绝缘材料使用于显示装置用框体107,在显示装置用框体107的至少底部设置金属层来作为导电体104。另外,也可以在背光源102的下表面(与显示装置用框体107的底部对置的面)设置金属层。显示装置用框体107固定于电子设备100A的框体103之上,但固定结构并不特别限定,例如也可以使盖部件101固定于框体103。
图13是表示第二变形例的电子设备的概略截面结构的截面图。在本变形例的电子设备100B中,在显示装置用框体107与盖部件101的内部空间组装带触摸检测功能的显示装置1以及背光源102。带触摸检测功能的显示装置1相对盖部件101的输入面101a而设置于相反侧的面。背光源102相对带触摸检测功能的显示装置1而设置于盖部件101的相反侧的面。在背光源102与显示装置用框体107之间设置有间隔物106,在背光源102与显示装置用框体107之间形成空隙110。
在本变形例中,显示装置用框体107的底部也作为导电体104发挥作用,在导电体104与带触摸检测功能的显示装置1的驱动电极COML(未图示)之间形成电容C5。带触摸检测功能的显示装置1基于上述的自电容方式的检测原理来检测电容C5的变化,从而能够检测输入于输入面101a的压力。
接下来,详细说明带触摸检测功能的显示装置1的构成例。图14是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的概略截面结构的截面图。图15是示意性地示出带触摸检测功能的显示装置的第一基板的俯视图。图16是示意性地示出带触摸检测功能的显示装置的第二基板的俯视图。
如图14所示,带触摸检测功能的显示部10包括像素基板2、在与该像素基板2的表面垂直的方向上对置地配置的对置基板3、以及插设于像素基板2与对置基板3之间的作为显示功能层的液晶层6。
像素基板2包括作为电路基板的第一基板21、像素电极22、驱动电极COML和绝缘层24。在第一基板21与像素电极22对应地配置有开关元件即TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)。像素电极22设置于第一基板21的上方,在俯视观察中呈矩阵状配设有多个。驱动电极COML在第一基板21与像素电极22之间设置多个。绝缘层24将像素电极22和驱动电极COML绝缘。也可以在第一基板21的下侧经由粘结层66而设置有偏光板65B。
在第一基板21设置有显示控制用IC19。显示控制用IC19是COG(Chip On Glass:玻璃覆晶封装)安装于第一基板21的芯片,并内置有上述的控制部11。另外,在第一基板21的端部连接有柔性基板72。显示控制用IC19基于从外部的主机IC(未图示)所供给的影像信号Vdisp(参照图1)而向后述的扫描信号线GCL以及像素信号线SGL等输出控制信号。
对置基板3包括第二基板31和形成于第二基板31的一面的彩色滤光片32。在第二基板31的另一面设置有触摸面板30的检测电极即检测电极TDL。在检测电极TDL之上设置有保护层38。进一步地,在检测电极TDL的上方经由粘结层66设置有偏光板65A。另外,在第二基板31连接有柔性基板71。柔性基板71经由后述的边缘布线而与检测电极TDL连接。并且,彩色滤光片32也可以配置于第一基板21上。在本实施方式中,第一基板21和第二基板31例如是玻璃基板。
第一基板21和第二基板31经由间隔物61设置规定的间隔而对置地配置。在第一基板21与第二基板31之间的空间设置有液晶层6。液晶层6根据电场的状态来调制通过其中的光,例如可使用包含FFS(边缘场转换)的IPS(面内转换)等横向电场模式的液晶。并且,也可以在图14所示的液晶层6与像素基板2之间以及液晶层6与对置基板3之间分别配设取向膜。
如图15所示,带触摸检测功能的显示装置1具有用于显示图像的显示区域10a和显示区域10a的外侧的边缘区域10b。显示区域10a是具有对置的两个长边和短边的矩形状。边缘区域10b为包围显示区域10a的四个边的框状。
多个驱动电极COML设置于第一基板21的显示区域10a。驱动电极COML在沿显示区域10a的长边的方向上延伸,并在沿显示区域10a的短边的方向上排列有多个。驱动电极COML例如可使用ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等具有透光性的导电性材料。
布线23在沿显示区域10a的短边的方向上延伸,在沿显示区域10a的长边的方向上排列有多个。布线23与驱动电极COML重叠,在与驱动电极COML的延伸方向交叉的方向上延伸,且在驱动电极COML的延伸方向上排列有多个。
在第一基板21的边缘区域10b的短边侧配置有第一驱动电极驱动器14以及显示控制用IC19,在边缘区域10b的长边侧配置有栅极驱动器12以及第二驱动电极驱动器48。另外,在边缘区域10b的短边侧连接有柔性基板72。第一驱动电极驱动器14以及柔性基板72配置于驱动电极COML的延伸方向的端部的附近。因此,能够缩短从驱动电极COML引出的布线的长度,并缩小边缘区域10b的面积。
布线23兼用后述的扫描信号线GCL,因此连接于第二驱动电极驱动器48和栅极驱动器12这两者,并分别被供给信号。在图15中,在边缘区域10b的一长边配置有第二驱动电极驱动器48,在另一长边配置有栅极驱动器12。并不限定于此,也可以将第二驱动电极驱动器48和栅极驱动器12配置在一个长边。
如图16所示,检测电极TDL设置于第二基板31的显示区域10a。检测电极TDL在沿显示区域10a的短边的方向上延伸,并在沿显示区域10a的长边的方向上排列有多个。检测电极TDL例如可使用ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等具有透光性的导电性材料。检测电极TDL并不限定于此,例如也可以由使用了金属材料的金属细线等构成。在检测电极TDL的端部连接有边缘布线37。边缘布线37在沿边缘区域10b的长边延伸,并连接于设置在第二基板31的边缘区域10b的短边侧的柔性基板71。在柔性基板71搭载有触摸检测用IC18。触摸检测用IC18安装有图1所示的检测部40,使从检测电极TDL输出的第一检测信号Vdet1经由边缘布线37以及柔性基板71向触摸检测用IC18供给。
在本实施方式中,检测部40是安装于柔性基板71的触摸驱动器IC,但检测部40的一部分的功能也可以作为其他的MPU(Micro-processing unit:微处理单元)的功能而设置。具体地,作为触摸驱动器IC的功能而可设置的A/D转换、噪声去除等各种功能之中一部分的功能(例如噪声去除等),也可以通过与触摸驱动器IC分别设置的MPU等电路来实施。
柔性基板71经由连接器部72a而与柔性基板72连接。也可以使第二驱动电极驱动器48(参照图1)的一部分的功能包含于触摸检测用IC18。在该情况下,从触摸检测用IC18经由柔性基板71以及柔性基板72而向布线23供给直流电压信号Vdc或保护信号Vsg1。
接下来,说明显示面板20的显示动作。图17是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示部的像素排列的电路图。在第一基板21(参照图14)形成有图17所示的各副像素SPix的开关元件(以下、TFT元件)Tr、向各像素电极22供给像素信号Vpix的像素信号线SGL、供给驱动各TFT元件Tr的驱动信号的扫描信号线GCL等布线。像素信号线SGL以及扫描信号线GCL在与第一基板21的表面平行的平面延伸。
图17所示的显示面板20具有呈矩阵状排列的多个副像素SPix。副像素SPix分别具备TFT元件Tr以及液晶元件6a。TFT元件Tr由薄膜晶体管构成,在该例子中,由n沟道的MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)型的TFT构成。TFT元件Tr的源极连接于像素信号线SGL,栅极连接于扫描信号线GCL,漏极连接于液晶元件6a的一端。液晶元件6a的一端连接于TFT元件Tr的漏极,另一端连接于驱动电极COML。
副像素SPix通过扫描信号线GCL而与属于液晶面板20的相同行的其他的副像素SPix相互连接。扫描信号线GCL与栅极驱动器12(参照图1)连接,由栅极驱动器12供给扫描信号Vscan。另外,副像素SPix通过像素信号线SGL而与属于液晶面板20的相同列的其他的副像素SPix相互连接。像素信号线SGL与源极驱动器13(参照图1)连接,由源极驱动器13供给像素信号Vpix。进一步地,副像素SPix通过驱动电极COML而与属于相同列的其他的副像素SPix相互连接。驱动电极COML与第一驱动电极驱动器14(参照图1)连接,由第一驱动电极驱动器14供给第一驱动信号Vcom。也就是说,在该例子中,相同一列的多个副像素SPix共有一根驱动电极COML。本实施方式的驱动电极COML的延伸方向与像素信号线SGL的延伸方向是平行的。
图1所示的栅极驱动器12以依次扫描扫描信号线GCL的方式进行驱动。栅极驱动器12经由扫描信号线GCL而将扫描信号Vscan(参照图1)向副像素SPix的TFT元件Tr的栅极施加,从而依次选择副像素SPix之中的一行(一个水平线)来作为显示驱动的对象。另外,源极驱动器13经由像素信号线SGL向构成选择出的一个水平线的副像素SPix供给像素信号Vpix。然后,在这些副像素SPix中,根据供给的像素信号Vpix而对一个水平线逐一进行显示。在进行该显示动作时,第一驱动电极驱动器14对驱动电极COML施加第一驱动信号Vcom。像素电极22由显示动作的第一驱动信号Vcom可供给共通电位。
图14所示的彩色滤光片32例如也可以使着色为红(R)、绿(G)、蓝(B)这三个颜色的彩色滤光片的颜色区域周期性地排列。R、G、B的三个颜色的颜色区域32R、32G、32B作为一个组而与上述的图17所示的各副像素SPix建立对应,并将与三个颜色的颜色区域32R、32G、32B对应的副像素SPix作为一个组而构成像素Pix。如图14所示,彩色滤光片32在与第一基板21垂直的方向上,与液晶层6对置。并且,彩色滤光片32若着色为不同的颜色,则也可以是其他的颜色的组合。另外,彩色滤光片32并不限定于三个颜色的组合,也可以是四个颜色以上的组合。
如图17所示,在本实施方式中,驱动电极COML在与像素信号线SGL的延伸方向平行的方向上延伸,并在与扫描信号线GCL的延伸方向交叉的方向上延伸。因此,能够将来自驱动电极COML的布线向边缘区域10b的短边侧(柔性基板72侧)引出(参照图15)。因此,与将驱动电极COML设置于与像素信号线SGL正交的方向上的情况比较,无需在边缘区域10b的长边侧设置第一驱动电极驱动器14,而能够缩小边缘区域10b的宽度。并且,驱动电极COML并不限定于此,例如也可以在与扫描信号线GCL平行的方向上延伸。
图14以及图15所示的驱动电极COML作为向显示面板20的多个像素电极22赋予共通的电位的共通电极而发挥作用,同时也作为进行触摸面板30的互电容方式的触摸检测时的驱动电极而发挥作用。另外,驱动电极COML也可以作为触摸面板30的自电容方式的触摸检测时的检测电极而发挥作用。图18是表示第一实施方式的带触摸检测功能的显示部的驱动电极以及检测电极的一个构成例的立体图。触摸面板30由设置于像素基板2的驱动电极COML和设置于对置基板3的检测电极TDL构成。
驱动电极COML包括在图18的左右方向上延伸的多个条纹状的电极图案。检测电极TDL包括在与驱动电极COML的电极图案的延伸方向交叉的方向上延伸的多个电极图案。然后,检测电极TDL在相对于第一基板21(参照图24)的表面垂直的方向上,与驱动电极COML对置。检测电极TDL的各电极图案分别连接于检测部40的检测信号放大部42的输入(参照图1)。在驱动电极COML的各电极图案与检测电极TDL的各电极图案的交叉部分分别形成静电电容。
检测电极TDL以及驱动电极COML(驱动电极块)并不限于呈条纹状分割为多个的形状。例如,检测电极TDL以及驱动电极COML也可以是梳齿形状等。或者检测电极TDL以及驱动电极COML只要被分割为多个即可,分割驱动电极COML的切口的形状可以是直线也可以是曲线。
通过该构成,在触摸面板30中,在进行互电容方式的触摸检测动作时,第一驱动电极驱动器14以将作为驱动电极块分时性地依次扫描的方式进行驱动,从而沿扫描方向Ds依次选择驱动电极COML的一个检测块。然后,从检测电极TDL输出第一检测信号Vdet1,从而进行一个检测块的触摸检测。也就是说,驱动电极块与上述互电容方式的触摸检测的基本原理中的驱动电极E1对应,检测电极TDL与检测电极E2对应,触摸面板30依据该基本原理检测触摸输入。如图18所示,在触摸面板30中,相互交叉的检测电极TDL以及驱动电极COML将静电电容式触摸传感器呈矩阵状构成。因此,在触摸面板30的触摸检测面整体进行扫描,从而能够进行来自外部的导体的接触或接近所产生的位置的检测。
图19是用于说明第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的说明图。如上所述那样,与第一基板21隔离地设置有与驱动电极COML对置的导电体104(例如,框体103、显示装置用框体107等),在驱动电极COML与导电体104之间形成电容C6。当向盖部件101的输入面101a(参照图11~图13)施加压力时,则根据该压力而使盖部件101以向导电体104侧微微弯曲的方式发生变形。然后,带触摸检测功能的显示装置1的第一基板21与盖部件101一起弯曲,从而驱动电极COML与导电体104的间隔变小,电容C6增加。
基于上述的自电容方式的检测原理,从驱动电极COML输出第二检测信号Vdet2。也就是说,驱动电极COML与自电容方式的检测原理中的检测电极E2对应。在本实施方式中,驱动电极COML兼具向显示面板20的像素电极22赋予共通的电位的共通电极、进行触摸面板30的互电容方式的触摸检测时的驱动电极、以及进行自电容方式的压力检测时的检测电极。基于从驱动电极COML分别输出的第二检测信号Vdet2而能够检测施加于输入面101a的压力的大小。在本实施方式中,能够检测触摸输入的位置,同时检测施加于触摸输入位置的压力的大小。带触摸检测功能的显示装置1能够组合这些检测结果并向各种各样的应用反映。
接下来,说明压力检测动作中的驱动电极COML以及布线23的驱动方法。图20是扩大地示出第一实施方式的驱动电极以及布线的示意俯视图。图21是由图20的XXI-XXI’线剖切时的截面图。如图20所示,布线23与驱动电极COML重叠地设置,在与驱动电极COML的延伸方向交叉的方向上延伸。另外,布线23在驱动电极COML的延伸方向上排列有多个。
如图21所示,在第一基板21的第一面21a侧经由绝缘层58a、绝缘层58b而设置有扫描信号线GCL。在本实施方式中,所设置的多个扫描信号线GCL的一部分被作为布线23兼用。在布线23(扫描信号线GCL)之上设置绝缘层58c,在绝缘层58c之上设置像素信号线SGL。在像素信号线SGL之上设置平坦化层58d,在平坦化层58d之上设置驱动电极COML。在驱动电极COML之上与驱动电极COML接触地设置导电性布线51。在驱动电极COML以及导电性布线51之上设置绝缘层24,在绝缘层24之上设置像素电极22。这样,布线23与驱动电极COML隔离,并设置于比驱动电极COML靠第一基板21侧。扫描信号线GCL被作为布线23兼用,因此无需增多用于设置布线23的层数或者追加设置新的布线。并且,布线23可以设置与扫描信号线GCL不同的布线,也可以在与扫描信号线GCL不同的层、例如绝缘层58a之上设置。另外,导电体104(参照图11等)在第一基板21的第二面21b侧与第一基板21隔离地设置(在图21中省略图示)。
导电性布线51设置于与像素信号线SGL重叠的位置,在沿像素信号线SGL的延伸方向上延伸。导电性布线51由铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)或它们的合金的至少一种金属材料形成。通过设置导电性布线51,从而与仅驱动电极COML的情况相比,使表观上的驱动电极COML的电阻值(驱动电极COML与导电性布线51的合计的电阻值)降低。
如图20所示,第一驱动电极驱动器14包括驱动电极扫描部14a和第一驱动信号生成部14b。第一驱动信号生成部14b生成第一驱动信号Vcom并向驱动电极扫描部14a供给。在进行上述的互电容方式的触摸检测时,驱动电极扫描部14a以依次选择驱动电极COML的一个检测块的方式进行扫描,并向选择出的一个检测块的驱动电极COML供给第一驱动信号Vcom。
第二驱动信号生成部15经由电压检测器DET而连接于驱动电极扫描部14a。在进行上述的自电容方式的压力检测时,第二驱动信号生成部15向电压检测器DET供给第二驱动信号Vd。驱动电极扫描部14a依次或同时选择驱动电极COML。选择出的驱动电极COML以与向电压检测器DET所供给的第二驱动信号Vd变为同电位的方式而使电位发生变化。从各个驱动电极COML向检测部40(在图20中省略图示)输出与导电体104之间的电容变化相对应的输出信号。第二驱动信号生成部15可以包含于第二驱动电极驱动器48,也可以安装于触摸检测用IC18(参照图16)。第二驱动信号Vd经由电压检测器DET而被供给到驱动电极扫描部14a,但也可以不经由电压检测器DET而被供给到驱动电极扫描部14a。
如图20所示,第二驱动电极驱动器48具有布线扫描部48a、直流电压生成部48b、时钟信号布线LA和电源布线LB。布线扫描部48a切换连接于各布线23的开关SW2的接通(闭)和断开(开),从而选择布线23之中驱动对象的布线23。开关SW2基于经由时钟信号布线LA供给的时钟信号CLK而切换接通和断开。布线扫描部48a经由电源布线LB而连接于直流电压生成部48b。直流电压生成部48b生成直流电压信号Vdc,并向布线扫描部48a供给。时钟信号CLK例如是从包含于控制部11(参照图1)的时钟信号生成部供给的信号。
在图20所示的例子中,在布线扫描部48a,布线23之中布线23B被选择作为驱动对象,布线23A未被选择作为驱动对象。也就是说,连接于布线23A的开关SW2是断开,不向布线23A供给直流电压信号Vdc。此时,布线23A是不被供给电压信号而电位未固定的浮动状态。另外,连接于布线23B的开关SW2变为接通,向布线23B供给直流电压信号Vdc。在布线23B与驱动电极COML之间形成寄生电容。由于通过该寄生容量而使与布线23B重叠的区域的驱动电极COML的时间常数τ变大,因此相对于所供给的第二驱动信号Vd的响应性下降。另一方面,与布线23A重叠的区域的驱动电极COML由于抑制了寄生电容的产生,因此相对于第二驱动信号Vd的响应性的下降被抑制。
由此,在与布线23A重叠的区域的驱动电极COML中,与导电体104之间的电容变化被检测,在与布线23B重叠的区域的驱动电极COML中,与导电体104之间的电容变化不被检测。因此,在与布线23A重叠的区域的驱动电极COML中,能够进行压力的检测,在与布线23B重叠的区域的驱动电极COML中,压力不被检测。布线扫描部48a依次变更并多次选择布线23之中不被选择作为驱动对象的布线23A和被选择作为驱动对象的布线23B的组合。由此,在沿驱动电极COML的延伸方向上划分为多个区域并能够进行压力的检测。因此在驱动电极COML的延伸方向上能够增大压力检测的分辨率,因此能够高精度地进行压力的检测。另外由多个驱动电极COML进行压力检测,因此能够检测驱动电极COML的排列方向上的压力的输入位置。
接下来,说明本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1的压力检测动作的一个例子。图22是用于说明压力检测的动作例的说明图。图23是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。图24是关于各检测结果以及运算结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
在图22的(A)~图22的(C)中,示出了使作为驱动对象的布线23的选择分别不同时的压力检测动作,将图22的(A)的压力检测动作作为“检测1”、图22的(B)的压力检测动作作为“检测2”、图22的(C)的压力检测动作作为“检测3”。为了易于进行辨别,图22的(A)~图22的(C)示出了一个驱动电极COML和与该驱动电极COML交叉配置的六根布线23a-23f。在布线23a-23f分别连接有开关SW2a-SW2f,并从上述的第二驱动电极驱动器48的直流电压生成部48b供给直流电压信号Vdc。
另外,将与驱动电极COML重叠的区域三分割为第一区域COML1、第二区域COML2、第三区域COML3并示出。在沿驱动电极COML的延伸方向上,从电压检测器DET侧的端部以第三区域COML3、第二区域COML2、第一区域COML1的顺序配置。在第一区域COML1交叉地设置布线23a、23b,在第二区域COML2交叉地设置布线23c、23d,在第三区域COML3交叉地设置布线23e、23f。
检测用布线51A连接驱动电极COML的一端侧(靠近电压检测器DET的位置)和电压检测器DET。使第二驱动信号Vd从电压检测器DET经由检测用布线51A而向驱动电极COML的一端侧供给。检测用布线51B连接于驱动电极COML的另一端侧(远离电压检测器DET的位置)。在沿驱动电极COML的延伸方向上并列地设置有辅助布线51E,检测用布线51B与辅助布线51E由辅助布线51C连接,检测用布线51A与辅助布线51E由辅助布线51D连接。在本实施方式中,驱动电极COML、检测用布线51A、检测用布线51B、辅助布线51C、辅助布线51D以及辅助布线51E呈环状连接。使第二驱动信号Vd从电压检测器DET经由辅助布线51E以及检测用布线51B而向驱动电极COML的另一端侧供给。由此,从驱动电极COML的两端侧供给第二驱动信号Vd。
在图22的(A)所示的检测1中,布线23a-23d被选择作为驱动对象,开关SW2a-SW2d变为接通,供给直流电压信号Vdc。布线23e、23f不被选择作为驱动对象,开关SW2e、SW2f变为断开,布线23e、23f变为浮动状态。
图23的(A)~图23的(C)分别与“检测1”~“检测3”对应,示意性地示出了驱动电极COML的第一区域COML1、第二区域COML2、第三区域COML3中的输出信号Sg1-Sg3的波形。并且,图23的(A)~图23的(C)所示的各波形示出了每个第一区域COML1、第二区域COML2、第三区域COML3的输出波形的测定结果,从电压检测器DET输出的波形变为图10所示出的波形V2、V3那样。
在检测1中,第一区域COML1以及第二区域COML2的驱动电极COML与布线23a-23d之间的寄生电容变大,因此如图23的(A)所示,第一区域COML1以及第二区域COML2的波形V4、V6的振幅变小。因此,即使在对第一区域COML1以及第二区域COML2施加了压力的情况下,波形V4、V6的振幅的变化也变小,压力不被检测。另一方面,由于布线23e、23f是浮动状态,因此第三区域COML3的驱动电极COML与布线23e、23f之间的寄生电容变得比第一区域COML1以及第二区域COML2小。因此,在第三区域COML3中,对第二驱动信号Vd示出良好的响应性,波形V8的振幅变得比波形V4、V6大。因此,在向第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V9。由此,能够检测相对于第三区域COML3的压力。
如图24的(表1)所示,在检测1中,在按压位置是第一区域COML1以及第二区域COML2的情况下,从电压检测器DET输出的第二检测信号Vdet2A的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测1中,选择性地检测输入于第三区域COML3的压力。
并且,在向布线23供给直流电压信号Vdc的区域(第一区域COML1以及第二区域COML2)中,优选输出信号Sg1的波形不充分地上升。在该情况下,优选使第二驱动信号Vd的频率为驱动电极COML的时间常数τ的频率的两倍~三倍左右。由此,使在向布线23供给直流电压信号Vdc的区域(第一区域COML1以及第二区域COML2)中压力不被检测,在布线23变为浮动状态的区域(第三区域COML3)中选择性地检测压力。
接下来,在检测2中,如图22的(B)所示,布线23c-23f被选择作为驱动对象,开关SW2c-SW2f变为接通,供给直流电压信号Vdc。布线23a、23b不被选择作为驱动对象,开关SW2a、SW2b变为断开,布线23a、23b变为浮动状态。
在检测2中,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容变大,因此如图23的(B)所示,第二区域COML2以及第三区域COML3的波形V6、V8的振幅变小。因此,即使在对第二区域COML2以及第三区域COML3施加了压力的情况下,波形V6、V8的振幅的变化也变小,压力不被检测。另一方面,由于布线23a、23b是浮动状态,因此第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容变得比第二区域COML2以及第三区域COML3小。因此,在第一区域COML1中,对第二驱动信号Vd示出良好的响应性,波形V4的振幅变得比波形V6、V8大。因此,在向第一区域COML1施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V5。由此,能够检测输入于第一区域COML1的压力。
如图24的(表1)所示,在检测2中,在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为高电平(High)。在按压位置是第二区域COML2以及第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为低电平(Low)。这样,在检测2中,选择性地检测输入于第一区域COML1的压力。如上述那样,由于从驱动电极COML的两端供给第二驱动信号Vd,因此即使在远离电压检测器DET的位置的第一区域COML1中,也能够得到良好的检测灵敏度。在此,按压位置是指在驱动电极COML的各区域中示出与由手指等按压了输入面101a(参照图11)的部位重叠的位置。
接下来,在检测3中,如图22的(C)所示,布线23a、23b被选择作为驱动对象,开关SW2a、SW2b变为接通,供给直流电压信号Vdc。布线23c-23f不被选择作为驱动对象,开关SW2c-SW2f变为断开,布线23c-23f变为浮动状态。
在检测3中,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容变大,因此如图23的(C)所示,第一区域COML1的波形V4的振幅变小。因此,即使在对第一区域COML1施加了压力的情况下,波形V4的振幅的变化也变小,压力不被检测。另一方面,由于布线23c-23f是浮动状态,因此第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容变得比第一区域COML1小。因此,在第二区域COML2以及第三区域COML3中,对第二驱动信号Vd示出良好的响应性,波形V6、V8的振幅变得比波形V4大。因此,在向第二区域COML2或第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V7、V9。由此,能够检测输入于第二区域COML2或第三区域COML3的压力。
如图24的(表1)所示,在检测3中,在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平变为低电平(Low)。在按压位置是第二区域COML2或第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平变为高电平(High)。在该情况下,在检测3中,由于检测输入于第二区域COML2的压力和输入于第三区域COML3的压力的两方,因此需要进行分离这些压力的运算。
存储部47存储在检测1-3中检测出的信息,坐标提取部45基于检测1-3的信息进行运算并检测输入于第二区域COML2的压力。具体地,坐标提取部45如图24所示对检测3的第二检测信号Vdet2C的信息与检测1的第二检测信号Vdet2A的信息的差分(Vdet2C-Vdet2A)进行运算。在按压位置是第二区域COML2的情况下,第二检测信号Vdet2A与第二检测信号Vdet2C的信号电平不同,因此运算出的差分(Vdet2C-Vdet2A)的信号电平变为高电平。另一方面,在按压位置是第三区域COML3的情况下,由于第二检测信号Vdet2A和第二检测信号Vdet2C的两方变为高电平(High),因此运算出的差分(Vdet2C-Vdet2A)的信号电平变为低电平。这样,基于在检测1-3中检测出的信息进行运算,从而能够检测输入于第二区域COML2的压力。
如以上那样,本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1依次变更布线23之中被选择作为驱动对象的布线23和不被选择作为驱动对象的布线23的组合并进行压力检测,从而能够进行分别输入于驱动电极COML的第一区域COML1、第二区域COML2以及第三区域COML3的压力的检测。因此,在驱动电极COML的延伸方向上,由于能够算出施加了压力的位置的坐标,因此能够高精度地进行压力的检测。在本实施方式中,由驱动电极COML和检测电极TDL进行上述的互电容方式的触摸检测,因此即使在多个部位施加了压力的情况下,也能够通过触摸检测的信息和压力检测的信息来检测各输入位置的压力。
接下来,说明驱动电极COML和检测用布线51A、51B的连接结构。图25是扩大地示出驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。检测用布线51A连接于驱动电极COML的一端侧(靠近电压检测器DET的位置)。另外,检测用布线51B连接于驱动电极COML的另一端侧(远离电压检测器DET的位置)。检测用布线51A、51B兼用图21所示的导电性布线51,与驱动电极COML接触,并在与驱动电极COML的延伸方向相同方向上延伸。辅助布线51C、51D与检测用布线51A设置于相同层,并在与检测用布线51A交叉的方向上延伸。
辅助布线51E使图21所示的像素信号线SGL作为第二驱动信号Vd供给用的布线兼用。辅助布线51E设置于与检测用布线51A不同的层,在一端侧经由接触孔H2而与辅助布线51D连接,在另一端侧经由接触孔H1而与辅助布线51C连接。检测用布线51A、51B以及辅助布线51C、51D、51E可使用金属等导电性材料并具有比驱动电极COML良好的导电性。由此,从驱动电极COML的两端侧供给第二驱动信号Vd。因此,即使在向布线23供给直流电压信号Vdc并在驱动电极COML的时间常数τ变大的情况下,也向远离电压检测器DET的部分的驱动电极COML供给第二驱动信号Vd。
另外,驱动电极COML被分割为与检测用布线51A、51B连接的检测用的驱动电极COMLa和与辅助布线51E重叠的虚拟用的驱动电极COMLb。虚拟用的驱动电极COMLb设置于与辅助布线51E不同的层,并相互隔离。驱动电极COMLb优选浮动状态、或者可供给保护信号Vsg1。这样一来,辅助布线51E的寄生电容被降低,经由辅助布线51E使第二驱动信号Vd向驱动电极COML的另一端侧供给。
接下来,说明本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1的驱动方法。图26是示出第一实施方式的带触摸检测功能的显示装置的一个动作例的定时波形图。
作为带触摸检测功能的显示装置1的动作方法的一个例子,带触摸检测功能的显示装置1分时地进行触摸检测动作(触摸检测期间)、压力检测动作(压力检测期间)以及显示动作(显示动作期间)。触摸检测动作、压力检测动作以及显示动作可以任意进行划分,但以下,说明在显示面板20的一个帧期间(1F)、即显示一个画面的影像信息所要的时间之中将触摸检测动作、压力检测动作以及显示动作分别多次分割地进行的方法。
如图26所示,当控制信号(TS-VD)变为接通(高电平)时,则使一个帧期间(1F)开始。控制信号(TS-HD)在一个帧期间(1F)可反复进行接通(高电平)和断开(低电平),控制信号(TS-HD)在接通的期间内可执行触摸检测动作或压力检测动作,在断开的期间内可执行显示动作。控制信号(TS-VD)以及控制信号(TS-HD)基于控制部11(参照图1)的时钟生成部的时钟信号而被输出。一个帧期间(1F)由多个显示动作期间Pdx(x=1、2、······n)、进行触摸检测动作的多个触摸检测期间Ptx(x=1、2、······m)和进行压力检测动作的多个压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3构成。这些各期间在时间轴上,如压力检测期间Pf1、显示动作期间Pd1、触摸检测期间Pt1、显示动作期间Pd2、触摸检测期间Pt2、显示动作期间Pd3······那样交替地配置。
控制部11经由栅极驱动器12和源极驱动器13而向在各显示动作期间Pdx选择的多行像素Pix(参照图17)供给像素信号Vpix。图26示出了选择RGB的三个颜色的选择信号(SELR/G/B)以及每个颜色的影像信号(SIGn)。依据选择信号(SELR/G/B)来选择对应的各副像素SPix,并将每个颜色的影像信号(SIGn)向选择出的副像素SPix供给,从而执行图像的显示动作。在各个显示动作期间Pdx中,显示对一个画面的影像信号Vdisp进行了n分割后的图像,在显示动作期间Pd1、Pd2、······Pdn中,显示一个画面的影像信息。驱动电极COML兼用显示面板20的共通电极,因此第一驱动电极驱动器14在显示动作期间Pdx中对选择的驱动电极COML供给显示驱动用的共通电极即第一驱动信号Vcom。
在触摸检测期间Ptx(x=1、2、······m)中,控制部11向第一驱动电极驱动器14输出控制信号。第一驱动电极驱动器14向驱动电极COML供给触摸检测用的第一驱动信号Vcom。基于上述的互电容方式的触摸检测的基本原理,检测部40由从检测电极TDL供给的第一检测信号Vdet1进行有无相对于显示区域10a的触摸输入以及输入位置的坐标的运算。
在触摸检测期间Ptx中,也可以使扫描信号线GCL以及像素信号线SGL(参照图17)为不被供给电压信号而电位未固定的浮动状态。另外,也可以使扫描信号线GCL以及像素信号线SGL供给与第一驱动信号Vcom同步的相同的波形的信号。由此,使驱动电极COML与扫描信号线GCL的电容耦合以及驱动电极COML与像素信号线SGL的电容耦合被抑制,并使寄生电容降低,因此能够降低触摸检测中的检测灵敏度的下降。
在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,控制部11向第二驱动电极驱动器48输出控制信号。第二驱动电极驱动器48向驱动电极COML供给第二驱动信号Vd。另外,第二驱动电极驱动器48向布线23供给直流电压信号Vdc。基于上述的自电容方式的检测原理,检测部40由从驱动电极COML供给的第二检测信号Vdet2进行输入于输入面101a(参照图11等)的压力的运算。并且,如后述那样,在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,第二驱动电极驱动器48也可以向布线23供给保护信号Vsg1。
压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3被配置在与触摸检测期间Ptx以及显示动作期间Pdx不同的期间。因此,在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,即使在将驱动电极COML作为压力检测用的检测电极而使用了的情况下,也能够抑制触摸检测精度的下降、显示图像的劣化等。另外,即使将扫描信号线GCL兼用作布线23,将像素信号线SGL兼用作辅助布线51E的情况下,在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,由于TFT元件Tr变为断开,因此也能够抑制显示图像的劣化等。
在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3的一个期间中,可以进行图22所示出的检测1~检测3的所有的检测动作,也可以划分各检测而进行,在压力检测期间Pf1进行检测1、在压力检测期间Pf2进行检测2、在压力检测期间Pf3进行检测3等。压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3在一个帧期间(1F)划分为三个期间而设置,但只要至少设置一次即可,或者也可以设置四次以上。也能够变更一个帧期间(1F)中的压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3的配置,例如也可以在所有的触摸检测期间Ptx之后配置压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3。
接下来,说明检测用布线51A的连接结构的一个例子。图27是扩大地示出第一实施方式的驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。并且,图27省略地示出了上述的检测用布线51B、辅助布线51C、51D、51E,但当然也能够设置检测用布线51B、辅助布线51C、51D、51E。
检测用布线51A与像素信号线SGL重叠,在与像素信号线SGL的延伸方向相同方向上延伸。检测用布线51A设置于与像素信号线SGL不同的层。检测用布线51A在一端侧(靠近电压检测器DET的位置)经由接触孔H5而与连接布线LC连接,连接布线LC的一端侧与电压检测器DET连接。连接布线LC的一端侧经由开关SW3而与像素信号线SGL连接。
开关SW3例如可供给与图26所示的控制信号(TS-HD)同相的控制信号,在显示动作期间Pdx和停止显示动作的期间(触摸检测期间Ptx以及压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3),被切换接通和断开。开关SW3例如在控制信号是高电平的情况下变为接通,在控制信号是低电平的情况下变为断开。
在本实施方式中,在显示动作期间Pdx中,控制信号变为低电平,开关SW3变为断开。由此,像素信号线SGL与检测用布线51A的连接被解除。从源极驱动器13向像素信号线SGL供给像素信号Vpix,向驱动电极COML供给显示用的第一驱动信号Vcom。
在触摸检测期间Ptx以及压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,控制信号变为高电平,开关SW3变为接通。由此,像素信号线SGL与检测用布线51A连接。检测用布线51A与驱动电极COML接触,因此像素信号线SGL经由检测用布线51A而与驱动电极COML电连接。
由此,与向驱动电极COML供给的第一驱动信号Vcom或第二驱动信号Vd相同的信号被供给到像素信号线SGL。由于像素信号线SGL由与驱动电极COML相同电位的信号驱动,因此能够降低在驱动电极COML与像素信号线SGL之间产生的寄生电容。因此,触摸检测以及压力检测的检测灵敏度的下降被抑制。
驱动电极COML由于可使用ITO等具有透光性的导电性材料,因此电阻比由金属材料形成的像素信号线SGL高。在本实施方式中,将像素信号线SGL和驱动电极COML电连接并进行驱动,从而由于使驱动电极COML的表观的电阻值(像素信号线SGL和驱动电极COML的合计的电阻值)降低,因此能够降低耗电。另外,由于表观的电阻值降低,因此由对第一驱动信号Vcom或第二驱动信号Vd响应性好的波形的信号来驱动。
并且,在图27中,关于一个驱动电极COML,设置有三根检测用布线51A和三根像素信号线SGL,但分别可以是四根以上,也可以是一根或两根。
(第二实施方式)
图28是示出第二实施方式的带触摸检测功能的显示装置的第二驱动电极驱动器的框图。如图28所示,第二驱动电极驱动器48A包括直流电压生成部48b、保护信号生成部48c、扫描控制部81、扫描部82以及驱动部83。扫描部82是以选择多个布线23之中作为驱动对象的布线23的方式进行扫描的电路。驱动部83是基于从扫描部82供给的扫描信号而对布线23供给直流电压信号Vdc或保护信号Vsg1的电路。在图28中,为了易于观察附图,示出了两个布线23,但在图15所示的三个以上的布线23连接扫描部82以及驱动部83。
扫描部82以及驱动部83设置于第一基板21的边缘区域10b(参照图15)。扫描控制部81安装于触摸检测用IC18(参照图16)。直流电压生成部48b以及保护信号生成部48c可以安装于触摸检测用IC18,也可以设置于第一基板21的边缘区域10b。保护信号生成部48c也可以与第二驱动信号生成部15(参照图20)兼用。
扫描控制部81基于来自控制部11的控制信号而对扫描部82供给控制信号SDCK、扫描开始信号SDST。扫描部82包括生成用于选择并扫描布线23的扫描信号的移位寄存器(S/R)84。移位寄存器84经由布线LG从扫描控制部81可供给扫描开始信号SDST,将扫描开始信号SDST作为触发开始扫描。移位寄存器84经由布线LH可供给基准时钟信号即控制信号SDCK。扫描开始信号SDST与控制信号SDCK同步地依次被传输到移位寄存器84的每个传输段,移位寄存器84被依次或同时选择。从选择出的移位寄存器84向驱动部83输出扫描信号。
驱动部83包括逻辑与电路85、开关SW4、电源布线LD、LE。从直流电压生成部48b向电源布线LD供给直流电压信号Vdc,从保护信号生成部48c向电源布线LE供给保护信号Vsg1。逻辑与电路85和开关SW4设置于每个布线23。逻辑与电路85生成并输出从移位寄存器84所供给的扫描信号和从扫描控制部81经由布线LF所供给的选择信号VSEL的逻辑与(AND)。开关SW4切换布线23与电源布线LD的连接和布线23与电源布线LE的连接。
逻辑与电路85在从移位寄存器84供给扫描信号且选择信号VSEL为接通(高电平)的情况下输出高电平的信号。逻辑与电路85在从移位寄存器84不供给扫描信号或选择信号VSEL为断开(低电平)的情况下输出低电平的信号。
当从逻辑与电路85供给高电平的信号时,则开关SW4连接布线23和电源布线LD,并解除布线23与电源布线LE的连接。由此,对被选择作为驱动对象的布线23供给直流电压信号Vdc。另一方面,当从逻辑与电路85供给低电平的信号时,则开关SW4连接布线23和电源布线LE,并解除布线23与电源布线LD的连接。由此,对不被选择作为驱动对象的布线23供给保护信号Vsg1。并且,图28所示的扫描部82以及驱动部83的电路图只不过是一个例子,电路构成能够适当变更。
图29是用于说明第二实施方式的压力检测的动作例的说明图。在本实施方式中,在布线23a-23f分别连接有开关SW4a-SW4f。如上所述那样,通过切换第二驱动电极驱动器48A的开关SW4a-SW4f的连接而对布线23a-23f供给直流电压信号Vdc或保护信号Vsg1。在第一实施方式中,使不被选择作为驱动对象的布线23为浮动状态,但在本实施方式中对不被选择作为驱动对象的布线23供给保护信号Vsg1的点上不同。并且,在图29中,简化示出了开关SW4a-SW4f的连接构成。
在图29的(A)所示的检测1中,布线23a-23d被选择作为驱动对象,经由开关SW4a-SW4d供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1以及第二区域COML2的驱动电极COML与布线23a-23d之间的寄生电容变大。布线23e、23f不被选择作为驱动对象,经由开关SW4e、SW4f供给保护信号Vsg1。因此,第三区域COML3的驱动电极COML与布线23e、23f由相同电位驱动,与浮动状态的情况相比,寄生电容被更加降低。
各区域中的输出波形与图23所示的波形示出同样的倾向,在本实施方式中,第三区域COML3的驱动电极COML由于寄生电容变小,因此相对于第二驱动信号Vd的响应性变为良好,检测灵敏度提高。按压位置和输出信号电平的关系与图24所示出的关系为同样。即,在检测1中,在按压位置是第一区域COML1以及第二区域COML2的情况下,从电压检测器DET输出的第二检测信号Vdet2A的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测1中,选择性地检测输入于第三区域COML3的压力。
接下来,在检测2中,如图29的(B)所示,布线23c-23f被选择作为驱动对象,经由开关SW4c-SW4f供给直流电压信号Vdc。由此,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容变大。布线23a、23b不被选择作为驱动对象,经由开关SW4a、SW4b供给保护信号Vsg1。因此,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容,与浮动状态的情况相比,被更加降低。
在检测2中,第一区域COML1的驱动电极COML由于寄生电容变小,因此相对于第二驱动信号Vd的响应性变为良好,检测灵敏度提高。在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为高电平(High)。在按压位置是第二区域COML2或第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为低电平(Low)。这样,在检测2中,选择性地检测输入于第一区域COML1的压力。
接下来,在检测3中,如图29的(C)所示,布线23a、23b被选择作为驱动对象,经由开关SW4a、SW4b供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容变大。布线23c-23f不被选择作为驱动对象,经由开关SW4c-SW4f供给保护信号Vsg1。因此,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容,与浮动状态的情况相比,被更加降低。
在检测3中,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML由于寄生电容变小,因此相对于第二驱动信号Vd的响应性变为良好,检测灵敏度提高。在检测3中,在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平变为低电平(Low)。在按压位置是第二区域COML2或第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平变为高电平(High)。坐标提取部45从存储部47接收检测1-3的信息,对检测3的第二检测信号Vdet2C的信息与检测1的第二检测信号Vdet2A的信息的差分(Vdet2C-Vdet2A)进行运算。由此,在按压位置是第二区域COML2的情况下,差分(Vdet2C-Vdet2A)变为高电平(High),能够检测输入于第二区域COML2的压力。
优选保护信号Vsg1是与第二驱动信号Vd具有相同的振幅以及相同的频率的波形。并不限于此,保护信号Vsg1也可以是与第二驱动信号Vd不同的振幅的波形。
图30是示意性地示出开关元件的栅极电压与漏极电流的关系的曲线图。如图30所示,当栅极电压Vg变得比电压-Vth大时,则开关元件即TFT元件Tr(参照图17)变为接通,流动漏极电流Id。在栅极电压Vg为电压-Vth以下的情况下,TFT元件Tr变为断开,不再流动漏极电流。图30所示的电压-Vth是TFT元件Tr的断开电位。
在本实施方式中,如上述那样布线23兼用扫描信号线GCL,因此优选向布线23供给的直流电压信号Vdc和保护信号Vsg1是比断开电位-Vth小的电位的信号。保护信号Vsg1与第二驱动信号Vd同样地,是高电平的电位与低电平的电位变换的交流信号,但优选高电平的电位比断开电位-Vth小。
这样一来,即使在向像素信号线SGL供给直流电压信号Vdc或保护信号Vsg1的情况下,TFT元件Tr也变为断开状态。因此,在触摸检测期间Ptx以及压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中,能够抑制TFT元件Tr变为接通状态,产生泄露并使显示画质劣化。
(第三实施方式)
图31是扩大地示出第三实施方式的带触摸检测功能的显示装置的驱动电极以及检测用布线的示意俯视图。在本实施方式中,设置有连接检测用的驱动电极COMLa和虚拟用的驱动电极COMLb的辅助布线51F。辅助布线51C、51D、51F设置于与检测用布线51A、51B相同层,并在与检测用布线51A交叉的方向上延伸。辅助布线51C连接检测用布线51B和辅助布线51E的一端侧。辅助布线51D连接检测用布线51A和辅助布线51E的另一端侧。辅助布线51F连接检测用的驱动电极COMLa的延伸方向的中央部和虚拟用的驱动电极COMLb的延伸方向的中央部。另外,虚拟用的驱动电极COMLb经由接触孔H3而与辅助布线51E连接。
通过这样的构成,驱动电极COML从一端侧经由检测用布线51A可供给第二驱动信号Vd,从另一端侧经由检测用布线51B以及辅助布线51C、51D、51E可供给第二驱动信号Vd,进一步地从中央部经由辅助布线51F可供给第二驱动信号Vd。由此,即使在向布线23供给直流电压信号Vdc并在驱动电极COML的时间常数τ变大的情况下,也能够向驱动电极COML的整体供给第二驱动信号Vd。
图32是用于说明第三实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。图33是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。图34是关于各检测结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
在图32的(A)所示的检测1中,布线23a-23d被选择作为驱动对象,经由开关SW4a-SW4d供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1以及第二区域COML2的驱动电极COML与布线23a-23d之间的寄生电容变大。布线23e、23f不被选择作为驱动对象,经由开关SW4e、SW4f供给保护信号Vsg1。因此,第三区域COML3的驱动电极COML与布线23e、23f由相同电位驱动,寄生电容被降低。
如图33的(A)所示,与布线23a-23d之间的寄生电容变大,因此第一区域COML1以及第二区域COML2的波形V4、V6的振幅变小。另一方面,由于布线23e、23f可供给保护信号Vsg1,因此波形V8的振幅变得比波形V4、V6大。因此,在向第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V9。
如图34的(表2)所示,在检测1中,在按压位置是第一区域COML1以及第二区域COML2的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测1中,选择性地检测输入于第三区域COML3的压力。
在图32的(B)所示的检测2中,布线23c-23f被选择作为驱动对象,经由开关SW4c-SW4f供给直流电压信号Vdc。由此,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容变大。布线23a、23b不被选择作为驱动对象,经由开关SW4a、SW4b可供给保护信号Vsg1。因此,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b由相同电位驱动,寄生电容被降低。
如图33的(B)所示,与布线23c-23f之间的寄生电容变大,因此第二区域COML2以及第三区域COML3的波形V6、V8的振幅变小。另一方面,由于布线23a、23b可供给保护信号Vsg1,因此波形V4的振幅变得比波形V6、V8大。因此,在向第一区域COML1施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V5。
如图34的(表2)所示,在检测2中,在按压位置是第二区域COML2以及第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测2中,选择性地检测输入于第一区域COML1的压力。
在如图32的(C)所示的检测3中,布线23a、23b、23e、23f被选择作为驱动对象,经由开关SW4a、SW4b、SW4e、SW4f供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23e、23f之间的寄生电容变大。布线23c、23d不被选择作为驱动对象,经由开关SW4c、SW4d可供给保护信号Vsg1。因此,第二区域COML2的驱动电极COML与布线23c、23d由相同电位驱动,寄生电容被降低。
如图33的(C)所示,与布线23a、23b、23e、23f之间的寄生电容变大,因此第一区域COML1以及第三区域COML3的波形V4、V8的振幅变小。另一方面,由于布线23c、23d可供给保护信号Vsg1,因此波形V6的振幅变得比波形V4、V8大。因此,在向第二区域COML2施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V7。
如图34的(表2)所示,在检测3中,在按压位置是第一区域COML1以及第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第二区域COML2的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测3中,选择性地检测输入于第二区域COML2的压力。
在本实施方式中,经由辅助布线51F从驱动电极COML的中央部也供给第二驱动信号Vd。因此,如图32的(C)所示,即使在向布线23a、23b、23e、23f供给直流电压信号Vdc并使驱动电极COML的两端侧的第一区域COML1以及第三区域COML3的寄生电容增大了的情况下,也能够向中央部的第二区域COML2供给第二驱动信号Vd。因此,能够提高检测精度。另外,在检测3中由于选择性地检测相对于第二区域COML2的压力,因此能够省略坐标提取部45的运算。
(第四实施方式)
图35是用于说明第四实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。图36是示意性地表示驱动电极的各区域的输出波形的图。图37是关于各检测结果以及运算结果而示出按压位置与输出信号电平的关系的表。
在本实施方式中,未设置上述的检测用布线51B、辅助布线51C、51D、51E、51F。也就是说,使第二驱动信号Vd经由检测用布线51A从驱动电极COML的一端侧供给,而不从驱动电极COML的另一端侧以及中央部供给。
在图35的(A)所示的检测1中,布线23a-23d被选择作为驱动对象,经由开关SW2a-SW2d供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1以及第二区域COML2的驱动电极COML与布线23a-23d之间的寄生电容变大。布线23e、23f不被选择作为驱动对象,开关SW2e、SW2f变为断开,从而变为浮动状态。因此,第三区域COML3的驱动电极COML与布线23e、23f之间的寄生电容被降低。
如图36的(A)所示,与布线23a-23d之间的寄生电容变大,因此第一区域COML1以及第二区域COML2的波形V4、V6的振幅变小。另一方面,布线23e、23f变为浮动状态,波形V8的振幅变得比波形V4、V6大。因此,在向第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V9。
如图37的(表3)所示,在检测1中,在按压位置是第一区域COML1以及第二区域COML2的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2A的信号电平变为高电平(High)。这样,在检测1中,选择性地检测输入于第三区域COML3的压力。
在图35的(B)所示的检测2中,布线23a、23b被选择作为驱动对象,经由开关SW2a、SW2b供给直流电压信号Vdc。由此,第一区域COML1的驱动电极COML与布线23a、23b之间的寄生电容变大。布线23c-23f不被选择作为驱动对象,开关SW2c-SW2f变为断开,从而变为浮动状态。因此,第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23c-23f之间的寄生电容被降低。
如图36的(B)所示,与布线23a、23b之间的寄生电容变大,因此第一区域COML1的波形V4的振幅变小。另一方面,由于布线23c-23f是浮动状态,因此波形V6、V8的振幅变得比波形V4大。因此,在向第二区域COML2或第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V7、V9。
如图37的(表3)所示,在检测2中,在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平是低电平(Low),在按压位置是第二区域COML2或第三区域COML3的情况下,第二检测信号Vdet2B的信号电平变为高电平(High)。这样,由检测2的结果检测相对于第二区域COML2或第三区域COML3的压力。在该情况下,将输入于第二区域COML2的压力和输入于第三区域COML3的压力分离是困难的。
在如图35的(C)所示的检测3中,布线23a-23f不被选择作为驱动对象,开关SW2a-SW2f变为断开,从而变为浮动状态。布线23a-23f不供给直流电压信号Vdc。因此,第一区域COML1、第二区域COML2以及第三区域COML3的驱动电极COML与布线23a-23f之间的寄生电容被降低。
如图36的(C)所示,由于布线23a-23f是浮动状态,因此波形V4、V6、V8与图36的(A)、图36的(B)所示的寄生电容大的情况的波形相比,振幅变大。因此,在向第一区域COML1、第二区域COML2以及第三区域COML3施加了压力的情况下,基于上述的自电容方式的检测原理,输出虚线所示的波形V5、V7、V9。
如图37所示,在检测3中,即使在按压位置是第一区域COML1、第二区域COML2或第三区域COML3的任一方的情况下,第二检测信号Vdet2C的信号电平也变为高电平(High)。由检测3的结果无法将输入于第一区域COML1、第二区域COML2或第三区域COML3的任一方的压力分离。
如图37的(表3)所示,在本实施方式中,由检测1的结果能够检测输入于第三区域COML3的压力。坐标提取部45从存储部47接收检测1~检测3的信息并进行运算。坐标提取部45对检测2的第二检测信号Vdet2B的信息与检测1的第二检测信号Vdet2A的信息的差分(Vdet2B-Vdet2A)进行运算(运算1)。在按压位置是第二区域COML2的情况下,第二检测信号Vdet2A与第二检测信号Vdet2B的信号电平不同,因此运算出的差分(Vdet2B-Vdet2A)的信号电平变为高电平。这样,由运算1能够检测输入于第二区域COML2的压力。
坐标提取部45对检测2的第二检测信号Vdet2B的信息与检测3的第二检测信号Vdet2C的信息的差分(Vdet2C-Vdet2B)进行运算(运算2)。在按压位置是第一区域COML1的情况下,第二检测信号Vdet2B与第二检测信号Vdet2C的信号电平不同,因此运算出的差分(Vdet2C-Vdet2B)的信号电平变为高电平。这样,由运算2能够检测输入于第一区域COML1的压力。
如以上那样,即使在从驱动电极COML的一端侧供给了第二驱动信号Vd的情况下,也依次变更布线23之中不被选择作为驱动对象的布线23和被选择作为驱动对象的布线23的组合并进行压力检测,从而能够进行输入于驱动电极COML的第一区域COML1、第二区域COML2或第三区域COML3的压力的检测。因此,在驱动电极COML的延伸方向上,由于能够检测施加了压力的位置,因此能够高精度地进行压力的检测。
(第五实施方式)
图38是用于说明第五实施方式的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的动作例的说明图。本实施方式与第四实施方式同样地,从驱动电极COML的一端侧经由检测用布线51A供给第二驱动信号Vd。在第四实施方式中,与不被选择作为驱动对象的布线23是浮动状态相对,在本实施方式中,对不被选择作为驱动对象的布线23供给保护信号Vsg1。
如图38的(A)所示,在检测1中,对布线23e、23f供给保护信号Vsg1。如图38的(B)所示,在检测2中,对布线23c-23f供给保护信号Vsg1。如图38的(C)所示,在检测3中,对布线23a-23f供给保护信号Vsg1。由于向布线23之中不被选择作为驱动对象的布线23供给保护信号Vsg1,因此能够提高压力的检测灵敏度。
在检测1~检测3中,供给直流电压信号Vdc的布线23和供给保护信号Vsg1的布线23的组合与第四实施方式的供给直流电压信号Vdc的布线23和变为浮动状态的布线23的组合是同样的。因此,按压位置和输出信号电平的关系与图37的(表3)所示的关系为同样,基于检测1~检测3、以及运算1、运算2的结果,能够进行输入于驱动电极COML的第一区域COML1、第二区域COML2或第三区域COML3的压力的检测。
(第六实施方式)
图39是示意性地示出第六实施方式的第一基板的俯视图。图40是示意性地示出第六实施方式的第二基板的俯视图。如图39所示,在本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1A中,驱动电极COML在沿显示区域10a的短边的方向上延伸,并在沿显示区域10a的长边的方向上排列有多个。换言之,驱动电极COML在沿扫描信号线GCL(参照图17)的延伸方向上延伸,并在像素信号线SGL(参照图17)的延伸方向上排列多个。
布线23在与驱动电极COML的延伸方向交叉的方向上延伸,并在沿驱动电极COML的延伸方向的方向上排列多个。布线23与第二驱动电极驱动器48连接,如上述那样,选择出的布线23可供给直流电压信号Vdc,不被选择的布线23变为浮动状态或可供给保护信号Vsg1。由此,在驱动电极COML的延伸方向上,由于能够分割为多个区域并检测压力,因此能够高精度地进行压力的检测。关于驱动电极COML的各个进行检测压力,从而能够检测驱动电极COML的排列方向上的压力的输入位置。
如图40所示,检测电极TDL在沿显示区域10a的长边的方向上延伸,并在沿显示区域10a的短边的方向上排列有多个。通过这样的构成,基于上述的互电容方式的触摸检测的基本原理能够进行触摸检测。
在本实施方式中,像素信号线SGL被作为布线23兼用。即使在该情况下,如上述那样,压力检测动作以及触摸检测动作在与显示动作不同的期间被执行,因此能够抑制显示图像的劣化。
以上,说明了本发明的优选的实施方式,但本发明并不限定于这样的实施方式。在实施方式中公开的内容只不过是一个例子,在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种变更。在不脱离本发明的宗旨的范围内所进行的适当的变更当然也属于本发明的技术的范围。
例如,说明了触摸面板30的互电容方式的触摸检测,但可以将驱动电极COML作为检测电极来使用并进行自电容方式的触摸检测,也可以由检测电极TDL来进行自电容方式的触摸检测。也可以组合互电容方式的触摸检测和自电容方式的触摸检测的两方。
符号说明
1带触摸检测功能的显示装置;2像素基板;3对置基板;6液晶层;10带触摸检测功能的显示部;11控制部;12栅极驱动器;13源极驱动器;14第一驱动电极驱动器;14b第一驱动信号生成部;18触摸检测用IC;19显示控制用IC;20显示面板;21第一基板;22像素电极;23布线;24绝缘层;30触摸面板;31第二基板;40检测部;42检测信号放大部;43A/D转换部;44信号处理部;45坐标提取部;46检测定时控制部;47存储部;48第二驱动电极驱动器;100、100A、100B电子设备;101盖部件;103框体;104导电体;107显示装置用框体;GCL扫描信号线;SGL像素信号线;TDL检测电极;Vcom第一驱动信号;Vd第二驱动信号。
Claims (18)
1.一种检测装置,其特征在于,包括:
基板,具备第一面和所述第一面的相反侧的第二面;
第一电极,在与所述基板的所述第一面平行的平面,沿第一方向延伸,被供给用于检测与所述基板的所述第一面侧接触或接近的物体的第一驱动信号;
布线,与所述第一电极对置,且在所述第一方向上排列有多个布线,所述布线被供给直流电压信号;以及
导电体,设置于所述基板的所述第二面侧,在与所述第一电极之间形成静电电容。
2.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,使多个所述布线中的一部分的所述布线选择作为驱动对象的布线,并向选择出的驱动对象的所述布线供给所述直流电压信号。
3.根据权利要求2所述的检测装置,其特征在于,未选择作为所述驱动对象的所述布线是电位不固定的浮动状态。
4.根据权利要求2所述的检测装置,其特征在于,未选择作为所述驱动对象的所述布线被供给用于降低所述第一电极与所述布线之间的寄生电容的保护信号。
5.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,
所述检测装置包括扫描部,所述扫描部选择所述布线中作为驱动对象的所述布线,
所述扫描部使选择作为所述驱动对象的所述布线和未选择作为所述驱动对象的所述布线的组合不同,并多次选择所述布线。
6.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,
所述检测装置包括:
第一检测用布线,与所述第一电极相接,并连接于所述第一电极的延伸方向的一端侧;以及
第二检测用布线,沿所述第一电极的延伸方向延伸,与所述第一电极的另一端侧连接,
经由所述第一检测用布线以及所述第二检测用布线,第二驱动信号被供给所述第一电极。
7.根据权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述检测装置设置有连接所述第一检测用布线和所述第二检测用布线的辅助布线,所述第一检测用布线、所述第二检测用布线、所述辅助布线以及所述第一电极呈环状连接。
8.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,基于所述第一电极与所述导电体之间的静电电容变化、以及所述布线与所述导电体之间的静电电容变化,算出与所述基板的所述第一面侧接触的物体的压力的坐标。
9.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,所述检测装置设置有与所述第一电极对置的第二电极,基于所述第一电极与所述第二电极之间的静电电容,算出接触或接近的物体的坐标。
10.一种显示装置,其特征在于,包括:
权利要求1所述的检测装置;
多个像素电极,与所述第一电极对置且矩阵配置;以及
显示功能层,在显示区域内发挥图像显示功能。
11.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,连接于所述第一电极的检测用布线或连接于所述检测用布线的辅助布线中的至少一个是用于进行所述显示装置的图像显示的信号布线。
12.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,
所述显示装置包括:
开关元件,与多个所述像素电极对应地设置;以及
扫描信号线,用于向所述开关元件供给扫描信号,
所述布线是所述扫描信号线。
13.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,
所述显示装置包括:
开关元件,与多个所述像素电极对应地设置;以及
像素信号线,用于向所述开关元件供给像素信号,
所述布线是所述像素信号线。
14.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,分时地进行:执行所述显示功能层的图像显示功能的显示动作、检测与所述第一面侧接触或接近的外部接近物体的触摸检测动作、以及基于所述第一电极与所述导电体之间的静电电容变化来算出输入所述基板的压力的坐标的压力检测动作。
15.根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于,所述第一电极是共通电极。
16.一种电子设备,其特征在于,包括:
权利要求1所述的检测装置;以及
框体,组装有所述检测装置,
所述框体包括所述导电体。
17.一种电子设备,其特征在于,包括:
权利要求10所述的显示装置;以及
框体,组装有所述显示装置,
所述框体包括所述导电体。
18.一种检测装置,其特征在于,包括:
基板,具备第一面和所述第一面的相反侧的第二面;
第一电极,在与所述基板的所述第一面平行的平面,沿第一方向延伸,被供给用于检测与所述基板的所述第一面侧接触或接近的物体的第一驱动信号;
多个布线,与所述第一电极对置,且沿所述第一方向排列;以及
导电体,设置于所述基板的所述第二面侧,在与所述第一电极之间形成静电电容,
多个所述布线包括寄生电容相互不同的布线。
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