JP2010267222A - 表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号Vdetに基づいて、物体の接触位置を検出する。また、検出回路8において、コモン駆動信号Vcomにおける極性反転前の検出信号Vdetを用いて、極性反転後における検出動作を行う。これにより、従来のようなシールド層を用いることなく、上記反転後ノイズの影響を取り除きつつ、極性反転後の検出動作を行うことができる。
【選択図】図11
Description
タッチ検出方式の基本原理
1.第1の実施の形態(Vcomの反転前の検出値を用いた反転後の物体検出の一例)
2.第2の実施の形態(表示素子として横電界モードの液晶素子を用いた例)
3.変形例 (変形例1,2:共通電極およびセンサ用検出電極の他の構成例)
4.適用例 (タッチセンサ付きの表示装置の電子機器への適用例)
まず最初に、図1〜図3を参照して、本発明のタッチセンサ付きの表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型タッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図1(A)に示したように、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極(駆動電極E1および検出電極E2)を用い、容量素子を構成する。この構造は、図1(B)に示した等価回路として表される。駆動電極E1、検出電極E2および誘電体Dによって、容量素子C1が構成される。容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端Pは抵抗器Rを介して接地されると共に、電圧検出器(検出回路)DETに接続される。交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜十数kHz程度)の交流矩形波Sg(図3(B))を印加すると、検出電極E2(容量素子C1の他端P)に、図3(A)に示したような出力波形(検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述するコモン駆動信号Vcomに相当するものである。
[表示装置1の構成例]
図4は、本発明の第1の実施の形態に係るタッチセンサ付きの表示装置1の要部断面構造を表すものである。この表示装置1は、表示素子として液晶表示素子を用いると共に、この液晶表示素子に元々備えられている電極の一部(後述する共通電極43)および表示用駆動信号(後述するコモン駆動信号Vcom)を兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。
図6は、図1に示した駆動信号源Sとタッチ検出動作を行う検出回路8との回路構成例を、タイミング・ジェネレータとしてのタイミング制御部9とともに表したものである。この図において、容量素子C11〜C16は、図5に示した各共通電極431〜436とセンサ用検出電極44との間に形成される(静電)容量素子に対応するものである。
次に、本実施の形態の表示装置1における作用および効果について説明する。
この表示装置1では、画素基板2の表示ドライバ(図示せず)が、共通電極43の各電極パターン(共通電極431〜436等)に対してコモン駆動信号Vcomを線順次で供給する。この表示ドライバはまた、ソース線を介して画素電極22へ画素信号(画像信号)を供給すると共に、これに同期して、ゲート線を介して各画素電極のTFTのスイッチングを線順次で制御する。これにより、液晶層6には、画素ごとに、コモン駆動信号Vcomと各画素信号とにより定まる縦方向(基板に垂直な方向)の電界が印加され、液晶状態の変調が行われる。このようにして、いわゆる反転駆動による表示が行われる。
次に、図8〜図15を参照して、本発明の特徴的部分の1つであるノイズ除去処理を用いた検出動作について、詳細に説明する。
まず、図12に示した手法1では、最初に、極性反転前後におけるノイズ除去前の電位VA0,VB0(検出値)と、極性反転前におけるノイズ除去後の電位VB1(実験値からのデータ)とを、それぞれ取得する(ステップS11)。次に、取得した電位VB0,VB1に基づき、ΔVB=(VB0−VB1)により規定される演算式を用いることにより、極性反転前の画像信号の書き込み動作に起因して極性反転前の検出信号に含まれる反転前ノイズ量(電位差)ΔVBを求める(ステップS12)。次に、この反転前ノイズ量ΔVBに基づいて、反転後ノイズに対応する反転後ノイズ量(電位差)ΔVAを求める(ステップS13)。この際、ΔVA=f(ΔVB)により規定される所定の演算式、または(ΔVB,ΔVA)間の関係を規定する所定のLUT(ルックアップテーブル)を用いることにより、反転後ノイズ量(電位差)ΔVAを求める。次に、この反転後ノイズ量ΔVAを、ステップS11において取得した電位VA0から差し引くことにより(VA1=VA0−ΔVA)、ノイズ除去信号の電位VA1を取得する(ステップS14)。そして、このノイズ除去信号の電位VA1と、所定のしきい値電位Vthとの大小を比較することにより、極性反転後における検出動作(物体の接触の有無等の検出)を行う(ステップS15)。
また、図13に示した手法2では、最初に、極性反転前におけるノイズ除去前の電位VB0(検出値)と、極性反転前におけるノイズ除去後の電位VB1(実験値からのデータ)とを、それぞれ取得する(ステップS21)。次に、取得した電位VB0,VB1に基づき、ΔVB=(VB0−VB1)により規定される演算式を用いることにより、反転前ノイズ量(電位差)ΔVBを求める(ステップS22)。次に、この反転前ノイズ量ΔVBに基づいて、ノイズ除去信号の電位VA1を求める(ステップS23)。この際、VA1=f(ΔVB)により規定される所定の演算式、または(ΔVB,VA1)間の関係を規定する所定のLUTを用いることにより、ノイズ除去信号の電位VA1を求める。そして、このノイズ除去信号の電位VA1と、所定のしきい値電位Vthとの大小を比較することにより、極性反転後における検出動作(物体の接触の有無等の検出)を行う(ステップS24)。
更に、図14に示した手法3では、最初に、極性反転後におけるノイズ除去前の電位VA0(検出値)と、極性反転前におけるノイズ除去前の電位VB0(検出値)とを、それぞれ取得する(ステップS31)。次に、取得した電位VA0,VB0に基づき、ノイズ除去信号の電位VA1を求める(ステップS32)。この際、VA1=f(VA0,VB0)=(VA0−α×VB0)(α:所定の係数)により規定される演算式、または(VA0,VB0,VA1)間の関係を規定する所定のLUTを用いることにより、ノイズ除去信号の電位VA1を求める。そして、このノイズ除去信号の電位VA1と、所定のしきい値電位Vthとの大小を比較することにより、極性反転後における検出動作(物体の接触の有無等の検出)を行う(ステップS33)。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記第1の実施の形態の場合とは異なり、表示素子として横電界モードの液晶素子を用いるようにしたものである。
図16は、本実施の形態のタッチセンサ付きの表示装置1Bの要部断面構造を表すものである。図17は、この表示装置1Bにおける画素基板(後述する画素基板2B)の詳細構成を表すものであり、(A)は断面構成を、(B)は平面構成を示している。図14は、表示装置1Bの斜視構造を表すものである。なお、これらの図において、上記第1の実施の形態の図4と同一部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本実施の形態の表示装置1Bにおける作用および効果について説明する。
最初に、図18および図19を参照して、FFSモードの液晶素子の表示動作原理について簡単に説明する。ここで、図19は液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。これらの図で、(A)は電界非印加時、(B)は電界印加時における液晶素子の状態を示す。
なお、本実施の形態では、センサ用検出電極44をガラス基板41の表面側(液晶層6と反対側)に設けるようにしたが、次のような変形が可能である。
次に、上記第1,第2の実施の形態に共通の変形例(変形例1,2)について説明する。上記実施の形態では、図5に示したように、共通電極43およびセンサ用検出電極44の両方とも、互いに交差するように延在する複数の電極パターンとして形成するようにした場合について説明したが、これには限定されない。なお、上記第1,第2の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図22は、変形例1に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部(共通電極およびセンサ用検出電極)の構成を斜視図で表すものである。このように、共通電極43を一面ベタの単一電極として形成すると共に、センサ用検出電極44を、マトリクス状に配設された複数の個別電極として形成するようにしてもよい。この場合には、センサ用検出電極44を構成する各個別電極からの検出信号Vdetによって、直ちにタッチ位置を割り出すことができる。
図23は、変形例2に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部(共通電極およびセンサ用検出電極)の構成を斜視図で表すものである。このように、共通電極43を、図5と同様に、ストライプ状に分割された複数の電極パターンとして形成すると共に、センサ用検出電極44については、図22と同様に、マトリクス状に配設された複数の個別電極として形成するようにしてもよい。この場合においても、共通電極43の複数の電極パターンをコモン駆動信号Vcomで順次スキャンしながら検出を行うことができる。
次に、図24〜図28を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチセンサ付きの表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図24は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およびフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
図25は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523およびシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
図26は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531,文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533を有しており、その表示部533は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
図27は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部541,この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ542,撮影時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544を有している。そして、その表示部544は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
図28は、上記実施の形態等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
Claims (15)
- 複数の表示画素電極と、
前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、
画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、
前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記表示制御回路により前記共通電極に印加されると共に前記画像表示制御の際の駆動周期と同期して極性反転を行う表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体の接触位置の検出動作を行うタッチ検出回路と
を備え、
前記タッチ検出回路は、前記タッチセンサ用駆動信号の極性反転前後において、極性反転前の検出信号を用いて極性反転後における検出動作を行う
表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、前記極性反転前の検出信号に基づいて、その極性反転前の画像表示制御の際の前記画像信号の書き込み動作に起因して前記極性反転後の検出信号に含まれる反転後ノイズが除去されてなるノイズ除去信号を取得すると共に、そのノイズ除去信号を用いて前記極性反転後における検出動作を行う
請求項1に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、
前記極性反転前の検出信号に基づき、その極性反転前の画像表示制御の際の前記画像信号の書き込み動作に起因してこの極性反転前の検出信号に含まれる反転前ノイズ量を求め、
この反転前ノイズ量に基づいて前記ノイズ除去信号を取得する
請求項2に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、
前記反転前ノイズ量に基づいて前記反転後ノイズに対応する反転後ノイズ量を求め、
この反転後ノイズ量を前記極性反転後の検出信号から差し引くことにより、前記ノイズ除去信号を取得する
請求項3に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、前記極性反転前の検出信号と前記極性反転後の検出信号とに基づいて、前記ノイズ除去信号を取得する
請求項2に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、所定の演算式またはLUT(ルックアップテーブル)を用いて、前記前記ノイズ除去信号を取得する
請求項2に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、前記極性反転前の検出信号を、その極性反転直前のタイミングで取得する
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記タッチ検出回路は、前記極性反転後における検出動作を、その極性反転後の画像表示制御の際の前記画像信号の書き込み動作の開始前のタイミングで行う
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記表示制御回路が形成された回路基板と、
前記回路基板と対向して配設された対向基板と
を備え、
前記表示画素電極が、前記回路基板の、前記対向基板に近い側に配設され、
前記共通電極が、前記対向基板の、前記回路基板に近い側に配設され、
前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板の前記共通電極との間に、前記表示機能層が挿設されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記表示機能層が液晶層である
請求項9に記載の表示装置。 - 前記表示制御回路が形成された回路基板と、
前記回路基板と対向して配設された対向基板と
を備え、
前記回路基板に前記共通電極および前記表示画素電極が絶縁層を介して順に積層され、
前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板との間に、前記表示機能層が挿設されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記表示機能層が液晶層であり、横電界モードでの液晶表示が行われる
請求項11に記載の表示装置。 - 前記共通電極が、ストライプ状の複数の電極パターンに分割されている
請求項1に記載の表示装置。 - 前記表示制御回路は、前記複数の電極パターンのうちの一部の電極パターンを束ねて順次駆動動作を行う
請求項13に記載の表示装置。 - タッチセンサ付きの表示装置を備え、
前記表示装置は、
複数の表示画素電極と、
前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、
画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、
前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記表示制御回路により前記共通電極に印加されると共に前記画像表示制御の際の駆動周期と同期して極性反転を行う表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体の接触位置の検出動作を行うタッチ検出回路と
を有し、
前記タッチ検出回路は、前記タッチセンサ用駆動信号の極性反転前後において、極性反転前の検出信号を用いて極性反転後における検出動作を行う
電子機器。
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