JP2014132446A - タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タッチ検出機能付き表示装置は、基板の表面に対する垂直方向において複数の画素電極の画素Pixに対向し、画素信号線SGLが延在する方向と平行な方向に延在する駆動電極COMLを備え、タッチ検出用の駆動信号を印加した駆動電極COMLと垂直方向に重なり合うように対向する画素信号線SGLに同じタッチ検出用の駆動信号を印加する。
【選択図】図12
Description
1.実施形態(タッチ検出機能付き表示装置)
1−1.実施形態1
1−2.実施形態2
1−3.実施形態3
1−4.実施形態4
1−5.他の実施形態及び変形例
2.適用例(電子機器)
上記実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置が電子機器に適用されている例
3.本開示の態様
<1−1.実施形態1>
[構成例]
(全体構成例)
図1は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、ソースセレクタ部13Sと、駆動電極ドライバ14と、駆動信号セレクタ部14Sと、タッチ検出部40とを備えている。このタッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10がタッチ検出機能を内蔵した表示装置である。タッチ検出機能付き表示部10は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示部20と静電容量型のタッチ検出デバイス30とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部10は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示部20の上に、静電容量型のタッチ検出デバイス30を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。
タッチ検出デバイス30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Vdetを出力する。図1〜図6を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が装置に接触または近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指が装置に接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が装置に接触または近接した状態を表す説明図である。図5は、図4に示す指が装置に接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。
図7は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図7に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10と、駆動電極ドライバ14と、COG(Chip On Glass)19とを含む。COG19は、上述したソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sを含む。なお、駆動信号セレクタ部14Sは、図示を省略しているが、駆動電極ドライバ14と同じ位置に配置されている。駆動電極ドライバ14は、ガラス基板であるTFT基板21に形成されている。COG19は、TFT基板21に実装されたチップであり、図1に示した制御部11、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、COG(Chip On Glass)に駆動電極ドライバ14、ゲートドライバ12などの回路を内蔵してもよい。
次に、タッチ検出機能付き表示部10の構成例を詳細に説明する。図8は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線との関係を説明する模式図である。図9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。図10は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。
続いて、実施形態1のタッチ検出機能付き表示装置1の動作及び作用について説明する。図15は、実施形態1に係る表示動作期間とタッチ検出動作期間との関係を表す模式図である。
制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動電極ドライバ14、及びタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ12は、図15に示す表示動作期間Pdにおいて、液晶表示部20に走査信号Vscanを供給し、表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。ソースドライバ13は、表示動作期間Pdにおいて、ゲートドライバ12により選択された1水平ラインを構成する各画素Pixに、画素信号Vpixを供給する。
次に、タッチ検出機能付き表示装置1の詳細動作を説明する。液晶表示部20は、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、走査信号線GCLのうちの、隣接する走査信号線GCLを1水平ラインずつ順次走査して表示を行う。同様に、駆動電極ドライバ14は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部10の、駆動電極COMLのうちの、図14に示す隣接する駆動電極ブロックTx1列目、駆動電極ブロックTx2列目、・・・、駆動電極ブロックTxi列目の順に駆動信号Vcomを駆動電極COMLに供給する。
以上のように、タッチ検出機能付き表示装置1は、駆動電極COMLと画素信号線SGLとの間の寄生容量が抑制されると、タッチ検出の消費電力を抑制することができる。このため、タッチ検出部40に供給する電力を抑制できることから、ドライバICを小型化することができる。その結果、実施形態1のタッチ検出機能付き表示装置1を備える電子機器を小型化することができる。
図16は、実施形態1の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線と、画素との関係を説明する模式図である。上述したように、駆動電極COMLは、透明ではあるが、隣り合う駆動電極COMLの隙間はスジとして人間の目に認識されやすい。このため、実施形態1の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、相対的に輝度の低い赤(R)の色領域32R及び青(B)の色領域32Bの間に、隣り合う駆動電極COMLの隙間が位置している。このため、赤(R)の色領域32R及び青(B)の色領域32Bの開口率が低下する可能性がある。例えば、実施形態1の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1では、図16に示すように、赤(R)の色領域32R及び青(B)の色領域32Bの間にある画素信号線SGL間の長さをLs、駆動電極COMLの延在方向と直交する幅の長さをLcとする。そして、実施形態1の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、図16に示すように、上述したTFT基板21の表面と垂直な方向にみて、カラーフィルタ32の、赤(R)の色領域32R、緑(G)の色領域32G及び青(B)の色領域32Bに重なり合う、図10に示す副画素SPixを介して配置される画素信号線SGL間の長さを、それぞれ幅Δr、幅Δg、幅Δbとする。
次に、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1について説明する。図17は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線と、画素電極との関係を説明する断面の模式図である。図18は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線と、画素との関係を説明する模式図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図19は、実施形態2の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線と、画素電極との関係を説明する断面の模式図である。図20は、実施形態2の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線と、画素との関係を説明する模式図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
以上のように実施形態2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1では、駆動電極COMLと画素信号線SGLとの間の寄生容量が抑制される。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出の消費電力を抑制することができる。このため、タッチ検出部40に供給する電力を抑制できることから、ドライバICを小型化することができる。その結果、実施形態2及び変形例のタッチ検出機能付き表示装置1を備える電子機器を小型化することができる。
次に、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1Aについて説明する。図21は、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図22は、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線との関係を説明する模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
以上のように実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1Aは、駆動電極COML及び画素信号線SGLの延在方向の両端から、駆動電極COMLと画素信号線SGLとに同じタッチ駆動信号Vcomtの矩形波を供給するので、電圧降下を抑制し、タッチ検出機能付き表示部10を、大画面化または高精細化することができる。
次に、実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置1Bについて説明する。図23は、実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールにおいて、駆動電極と、画素信号線との関係を説明する模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
以上のように実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置1Bは、駆動電極COMLと画素信号線SGLとの間の寄生容量が抑制されると、タッチ検出の消費電力を抑制することができる。このため、タッチ検出部40に供給する電力を抑制できることから、ドライバICを小型化することができる。その結果、実施形態4のタッチ検出機能付き表示装置1Bを備える電子機器を小型化することができる。
以上、いくつかの実施形態及び変形例を挙げて実施形態を説明したが、本開示はこれらの実施形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
次に、図24〜図35を参照して、実施形態及び変形例で説明したタッチ検出機能付き表示装置1の適用例について説明する。図24〜図35は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図24に示す電子機器は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図25及び図26に示す電子機器は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるデジタルカメラである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図27に示す電子機器は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図28に示す電子機器は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有しており、表示部543は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図29〜図35に示す電子機器は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1が適用される携帯電話機である。この携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。そのディスプレイ554またはサブディスプレイ555は、実施形態1、2、3、4及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
また、本開示は、以下の態様を含む。
(1)
基板と、
前記基板と平行な面上に行列配置された複数の画素電極と、
前記基板の表面と平行な平面に延在し、前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給する複数の信号線と、
前記画素信号に基づいて画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記基板の表面に対する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在する複数の駆動電極と、
前記垂直方向において前記複数の駆動電極と対向し、かつ前記複数の信号線が延在する方向とは異なる方向に延在して、前記複数の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記複数の駆動電極を走査して前記複数の駆動電極にタッチ検出用のタッチ駆動信号を印加する走査駆動部と、を備え、
前記走査駆動部は、前記タッチ駆動信号を印加した前記駆動電極と前記垂直方向に重なり合うように対向する信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、タッチ検出機能付き表示装置。
(2)
前記走査駆動部は、
表示動作期間において、前記複数の駆動電極に対して表示用の表示駆動信号を印加するとともに、前記複数の信号線に前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給し、
タッチ検出動作期間において、前記複数の駆動電極に対して前記タッチ駆動信号を印加するとともに、前記信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(3)
前記垂直方向において前記表示機能層に対向し、前記画素電極ごとに異なる赤色領域、緑色領域及び青色領域で着色されたカラーフィルタを備え、
前記カラーフィルタの各赤色領域、緑色領域及び青色領域の延在方向は、前記複数の信号線が延在する方向と一致し、
前記複数の駆動電極が、前記カラーフィルタの赤色領域、緑色領域及び青色領域を一組とする画素ごとに、並列に延在している、前記(1)または(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(4)
前記複数の駆動電極は、隣り合う前記駆動電極の間が、前記垂直方向にみて前記カラーフィルタの赤色領域及び青色領域の間に重なるように配列されている、前記(3)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(5)
前記カラーフィルタの前記赤色領域及び前記青色領域が前記緑色領域を挟むように配列されており、前記赤色領域及び青色領域の延在方向と直交する方向のそれぞれの幅は、前記カラーフィルタの緑色領域の延在方向と直交する方向の幅よりも狭い、前記(4)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(6)
前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在し、隣り合う前記駆動電極の隙間の各々に対して各々配置され、かつ前記垂直方向にみて、各々が前記隙間のうち対応する隙間と前記複数の信号線のうち対応する信号線との間に配置される複数の金属補助配線を備え、
前記走査駆動部は、前記複数の金属補助配線のうち前記タッチ駆動信号を印加した信号線と前記垂直方向に対向する金属補助配線に前記タッチ駆動信号を印加する、前記(2)から(5)のいずれかひとつに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(7)
前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在し、かつ透明導電材料の前記複数の駆動電極の各々に各々積層され、前記垂直方向にみて各々が前記複数の信号線のうち対応する信号線と対向する位置に配置される複数の金属補助配線を備える、前記(2)から(5)のいずれかひとつに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(8)
前記複数のタッチ検出電極は、外部近接物体の近接または接触に基づく静電容量の変化を利用してその外部近接物体を検出する、前記(1)から(7)のいずれかひとつに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(9)
外部近接物体を検出可能なタッチ検出機能付き表示装置を備える電子機器であって、
前記タッチ検出機能付き表示装置は、
基板と、
前記基板と平行な面上に行列配置された複数の画素電極と、
前記基板の表面と平行な平面に延在し、前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給する複数の信号線と、
前記画素信号に基づいて画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記基板の表面に対する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在する複数の駆動電極と、
前記垂直方向において前記複数の駆動電極と対向し、かつ前記複数の信号線が延在する方向とは異なる方向に延在して、前記複数の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記複数の駆動電極を走査して前記複数の駆動電極にタッチ検出用のタッチ駆動信号を印加する走査駆動部と、を備え、
前記走査駆動部は、前記タッチ駆動信号を印加した前記駆動電極と前記垂直方向に重なり合うように対向する信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、
電子機器。
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
10 タッチ検出機能付き表示部
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
20 液晶表示部
21 TFT基板
22 画素電極
30 タッチ検出デバイス
31 ガラス基板
32 カラーフィルタ
35 偏光板
40 タッチ検出部
42 タッチ検出信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 検出タイミング制御部
COML 駆動電極
GCL 走査信号線
LC 液晶素子
Pd 表示期間
Pt タッチ検出動作期間
Pix 画素
R 抵抗
SGL 画素信号線
TDL タッチ検出電極
Tr TFT素子
Vcom 駆動信号
Vdet タッチ検出信号
Vdisp 映像信号
Vpix 画素信号
Vscan 走査信号
Claims (9)
- 基板と、
前記基板と平行な面上に行列配置された複数の画素電極と、
前記基板の表面と平行な平面に延在し、前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給する複数の信号線と、
前記画素信号に基づいて画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記基板の表面に対する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在する複数の駆動電極と、
前記垂直方向において前記複数の駆動電極と対向し、かつ前記複数の信号線が延在する方向とは異なる方向に延在して、前記複数の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記複数の駆動電極を走査して前記複数の駆動電極にタッチ検出用のタッチ駆動信号を印加する走査駆動部と、を備え、
前記走査駆動部は、前記タッチ駆動信号を印加した前記駆動電極と前記垂直方向に重なり合うように対向する信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、
タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記走査駆動部は、
表示動作期間において、前記複数の駆動電極に対して表示用の表示駆動信号を印加するとともに、前記複数の信号線に前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給し、
タッチ検出動作期間において、前記複数の駆動電極に対して前記タッチ駆動信号を印加するとともに、前記信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記垂直方向において前記表示機能層に対向し、前記画素電極ごとに異なる赤色領域、緑色領域及び青色領域で着色されたカラーフィルタを備え、
前記カラーフィルタの各赤色領域、緑色領域及び青色領域の延在方向は、前記複数の信号線が延在する方向と一致し、
前記複数の駆動電極が、前記カラーフィルタの赤色領域、緑色領域及び青色領域を一組とする画素ごとに、並列に延在している、
請求項1または2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数の駆動電極は、隣り合う前記駆動電極の間が、前記垂直方向にみて前記カラーフィルタの赤色領域及び青色領域の間に重なるように配列されている、
請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記カラーフィルタの前記赤色領域及び前記青色領域が前記緑色領域を挟むように配列されており、前記赤色領域及び青色領域の延在方向と直交する方向のそれぞれの幅は、前記カラーフィルタの緑色領域の延在方向と直交する方向の幅よりも狭い、
請求項4に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在し、隣り合う前記駆動電極の隙間の各々に対して各々配置され、かつ前記垂直方向にみて、各々が前記隙間のうち対応する隙間と前記複数の信号線のうち対応する信号線との間に配置される複数の金属補助配線を備え、
前記走査駆動部は、前記複数の金属補助配線のうち前記タッチ駆動信号を印加した信号線と前記垂直方向に対向する金属補助配線に前記タッチ駆動信号を印加する、
請求項2から5のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在し、かつ透明導電材料の前記複数の駆動電極の各々に各々積層され、前記垂直方向にみて各々が前記複数の信号線うち対応する信号線と対向する位置に配置される複数の金属補助配線を備える、
請求項2から5のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記複数のタッチ検出電極は、外部近接物体の近接または接触に基づく静電容量の変化を利用してその外部近接物体を検出する、
請求項1から7のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 外部近接物体を検出可能なタッチ検出機能付き表示装置を備える電子機器であって、
前記タッチ検出機能付き表示装置は、
基板と、
前記基板と平行な面上に行列配置された複数の画素電極と、
前記基板の表面と平行な平面に延在し、前記複数の画素電極に画像を表示するための画素信号を供給する複数の信号線と、
前記画素信号に基づいて画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記基板の表面に対する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、前記複数の信号線が延在する方向と平行な方向に延在する複数の駆動電極と、
前記垂直方向において前記複数の駆動電極と対向し、かつ前記複数の信号線が延在する方向とは異なる方向に延在して、前記複数の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記複数の駆動電極を走査して前記複数の駆動電極にタッチ検出用のタッチ駆動信号を印加する走査駆動部と、を備え、
前記走査駆動部は、前記タッチ駆動信号を印加した前記駆動電極と前記垂直方向に重なり合うように対向する信号線に前記タッチ駆動信号を印加する、
電子機器。
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