JP2014134900A - タッチ検出機能付き表示装置、タッチ検出機能付き表示装置の駆動方法及び電子機器 - Google Patents
タッチ検出機能付き表示装置、タッチ検出機能付き表示装置の駆動方法及び電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】タッチ検出機能付き表示装置の駆動電極ドライバは、ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、ソースセレクタ部により信号線への画素信号の印加が選択されていない非選択信号線に対応する画素電極のみに対向する駆動電極に、タッチ検出用の駆動信号を印加する。
【選択図】図14
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
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
[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デバイス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デバイス10がタッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。タッチ検出機能付き表示デバイス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デバイス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デバイス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デバイス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、液晶表示デバイス20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、上述したタッチ検出機能付き表示デバイス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デバイス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デバイス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14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14に示す期間(表示動作期間)GATEにおいて、液晶表示デバイス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、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副画素SPixに、画素信号Vpixのソース信号SelR、SelG、SelB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。液晶表示デバイス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の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デバイス10の、駆動電極COMLのうちの、図13に示す隣接する駆動電極ブロックTx2列目、駆動電極ブロックTx3列目、・・・、駆動電極ブロックTxi列目に供給する。
図15に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、複数の画素電極がゲートドライバにより1つの走査信号で選択されている期間GATEにおいて、ソースセレクタ部13Sにより画素信号線SGLへの画素信号SELの印加が選択される場合に駆動電極COMLに表示用の駆動信号Vcomdを印加する。タッチ検出機能付き表示装置1は、複数の画素電極に対して走査信号を印加するゲートドライバ12が動作している期間GATEにおいて、ソースセレクタ部13Sにより画素信号線SGLへの画素信号SELの印加が選択されていない場合に駆動電極COMLにタッチ駆動信号Vcomtとして、駆動信号、VcomR、VcomG、VcomBを印加する。このため、タッチ検出機能付き表示装置1は、駆動電極COMLと立体交差し、立体交差部分に静電容量を形成する複数のタッチ検出電極TDLから、外部近接物体に応じたタッチ検出信号Vdetを出力することができる。
図16に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、複数の画素電極がゲートドライバにより1つの走査信号で選択されている期間GATEにおいて、ソースセレクタ部13Sにより画素信号線SGLへの画素信号SELの印加が選択される場合に駆動電極COMLに表示用の駆動信号Vcomdを印加する。タッチ検出機能付き表示装置1は、複数の画素電極に対して走査信号を印加するゲートドライバ12が動作している期間GATEにおいて、ソースセレクタ部13Sにより画素信号線SGLへの画素信号SELの印加が選択されていない場合に駆動電極COMLにタッチ駆動信号Vcomtとして、駆動信号VcomR、VcomG、VcomBを印加する。このため、タッチ検出機能付き表示装置1は、駆動電極COMLと立体交差し、立体交差部分に静電容量を形成する複数のタッチ検出電極TDLから、外部近接物体に応じたタッチ検出信号Vdetを出力することができる。
タッチ検出機能付き表示装置1は、ゲートドライバから走査信号が印加されていても、表示と、タッチ検出とを行うことができる。このため、タッチ検出機能付き表示装置1は、表示装置を大画面化または高精細化しても、タッチ検出の時間を確保することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出を行う時間を確保できることから、ノイズなどに対して弱くなる可能性を抑制することができる。その結果、タッチ検出機能付き表示装置1は、薄型化、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。図18は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置の評価を説明する説明図である。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。
実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、ゲートドライバから走査信号が印加されていても、表示と、タッチ検出とを行うことができる。このため、タッチ検出機能付き表示装置1は、表示装置を大画面化または高精細化しても、タッチ検出の時間を確保することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出を行う時間を確保できることから、ノイズなどに対して弱くなる可能性を抑制することができる。その結果、タッチ検出機能付き表示装置1は、薄型化、大画面化または高精細化することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ駆動信号Vcomtのサンプリング周波数を高めて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19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20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、駆動信号セレクタ部14Sと、ソースセレクタ部13Sとは、駆動電極COMLの延在方向の両端を挟むように配置されている。これにより、配線を省くことができることから額縁が狭くなり、タッチ検出機能付き表示デバイス10を、大画面化または高精細化することができる。
次に、図21〜図32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21〜図32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21に示す電子機器は、実施形態1、2、3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22及び図23に示す電子機器は、実施形態1、2、3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24に示す電子機器は、実施形態1、2、3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に示す電子機器は、実施形態1、2、3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26〜図32に示す電子機器は、実施形態1、2、3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、以下の構成をとることもできる。
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、
前記基板の表面と直交する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、かつ前記信号線が延在する方向と異なる方向に走査可能なように、複数に分割された駆動電極と、
前記垂直方向において前記駆動電極と対向し、かつ前記駆動電極と容量結合する、複数に分割されたタッチ検出電極と、
前記複数の画素電極を選択する走査信号を印加するゲートドライバと、
前記駆動電極にタッチ検出用の駆動信号を印加する駆動電極ドライバと、
前記画素電極に前記画素信号を印加するソースドライバと、
前記ソースドライバが前記画素信号を印加する前記信号線を選択するソースセレクタ部を備え、
前記駆動電極ドライバは、
前記ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択されていない非選択信号線に対応する画素電極のみに対向する駆動電極に、前記タッチ検出用の駆動信号を印加する、
タッチ検出機能付き表示装置。
前記ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択される選択信号線に対応する画素電極に対向する駆動電極にタッチ検出用の駆動信号が印加されない、前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
前記駆動信号セレクタ部は、
前記タッチ検出用の駆動信号を印加する駆動電極と、該駆動電極が対向する副画素と同じ色表示を行う副画素とを電気的に接続する、前記(5)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
前記(2)から前記(8)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
前記表示用の前記駆動信号の平均電位と、前記タッチ検出用の駆動信号の平均電位が等しくなるように制御する、前記(2)から前記(9)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
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デバイス
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
13S ソースセレクタ部
14 駆動電極ドライバ
14S 駆動信号セレクタ部
20 液晶表示デバイス
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 アナログLPF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
Pix 画素
R 抵抗
SGL 画素信号線
SPix 副画素
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 (15)
- 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、
前記基板の表面と直交する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、かつ前記信号線が延在する方向と異なる方向に走査可能なように、複数に分割された駆動電極と、
前記垂直方向において前記駆動電極と対向し、かつ前記駆動電極と容量結合する、複数に分割されたタッチ検出電極と、
前記複数の画素電極を選択する走査信号を印加するゲートドライバと、
前記駆動電極にタッチ検出用の駆動信号を印加する駆動電極ドライバと、
前記画素電極に前記画素信号を印加するソースドライバと、
前記ソースドライバが前記画素信号を印加する前記信号線を選択するソースセレクタ部を備え、
前記駆動電極ドライバは、
前記ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択されていない非選択信号線に対応する画素電極のみに対向する駆動電極に、前記タッチ検出用の駆動信号を印加する、
タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極ドライバは、
前記ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択される選択信号線に対応する画素電極に対向する駆動電極にタッチ検出用の駆動信号が印加されない、
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極ドライバが走査する前記駆動電極の数は、前記ソースセレクタ部が選択可能な信号線の数より少ない、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。
- 前記駆動電極は、前記選択信号線に対応する画素電極が表示する画素が前記信号線の延在する方向と直交する幅と同じ長さで分割されている、
請求項1から3のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記画素が、単色の色表示を行う副画素であって、前記ソースセレクタ部は、組み合わせにより画像を表示する複数の副画素を順次選択する、請求項1から4のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記駆動電極ドライバが前記タッチ検出用の駆動信号を印加する前記駆動電極を選択する駆動信号セレクタ部を備え、
前記駆動信号セレクタ部は、
前記タッチ検出用の駆動信号を印加する駆動電極と、該駆動電極が対向する副画素と同じ色表示を行う副画素とを電気的に接続する、
請求項5に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極ドライバは、
複数の画素電極がゲートドライバにより1つの走査信号で選択されている期間において、前記ソースセレクタ部が前記信号線への前記画素信号の印加を選択する前に、前記画素電極に対向する駆動電極に、タッチ検出用の駆動信号を印加する、
請求項1から6のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択された選択信号線に対応する画素電極に対向する駆動電極に、タッチ検出用の駆動信号を印加しない、請求項7に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記駆動電極ドライバは、前記タッチ検出用の駆動信号を印加した前記駆動電極と前記垂直方向に対向する画素電極の信号線に前記タッチ検出用の駆動信号を印加する、
請求項2から8のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極ドライバは、
前記表示用の前記駆動信号の平均電位と、前記タッチ検出用の駆動信号の平均電位が等しくなるように制御する、
請求項2から9のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチ検出電極は、外部から近接する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に基づいて、前記外部近接物体を検出する、
請求項1から10のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記垂直方向に前記基板をみたときに、前記駆動信号セレクタ部と前記ソースセレクタ部とが、前記駆動電極が延在する方向の両端を挟むように配置されている、
請求項1から11のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動電極が、前記信号線が延在する方向と平行な方向に延在し、前記タッチ検出電極は、前記信号線が延在する方向と異なる方向に延在する、請求項1から12のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 複数の画素電極に対してゲートドライバにより1つの走査信号で選択されている期間において、ソースセレクタ部により信号線への画素信号の印加が選択される場合に駆動電極に表示用の駆動信号を印加し、ソースセレクタ部により信号線への画素信号の印加が選択されていない場合に駆動電極にタッチ検出用の駆動信号を印加し、前記駆動電極と立体交差し、立体交差部分に静電容量を形成する複数のタッチ検出電極から、外部から近接する外部近接物体に応じたタッチ検出信号を出力する、タッチ検出機能付き表示装置の駆動方法。
- 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、
前記基板の表面と直交する垂直方向において前記複数の画素電極に対向し、かつ前記信号線が延在する方向と異なる方向に走査可能なように、複数に分割された駆動電極と、
前記垂直方向において前記駆動電極と対向し、かつ前記駆動電極と容量結合する、複数に分割されたタッチ検出電極と、
前記複数の画素電極を選択する走査信号を印加するゲートドライバと、
前記駆動電極にタッチ検出用の駆動信号を印加する駆動電極ドライバと、
前記画素電極に前記画素信号を印加するソースドライバと、
前記ソースドライバが前記画素信号を印加する前記信号線を選択するソースセレクタ部を備え、
前記駆動電極ドライバは、
前記ゲートドライバに1つの走査信号で選択されている複数の画素電極のうち、前記ソースセレクタ部により前記信号線への前記画素信号の印加が選択されていない非選択信号線に対応する画素電極のみに対向する駆動電極に、前記タッチ検出用の駆動信号を印加する、電子機器。
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