JP2014149816A - タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 - Google Patents

タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2014149816A
JP2014149816A JP2014001530A JP2014001530A JP2014149816A JP 2014149816 A JP2014149816 A JP 2014149816A JP 2014001530 A JP2014001530 A JP 2014001530A JP 2014001530 A JP2014001530 A JP 2014001530A JP 2014149816 A JP2014149816 A JP 2014149816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
touch detection
touch
display
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014001530A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Fukushima
俊明 福島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2014001530A priority Critical patent/JP2014149816A/ja
Priority to CN201410010551.6A priority patent/CN103927047B/zh
Priority to KR1020140002748A priority patent/KR101599122B1/ko
Priority to US14/152,052 priority patent/US9836168B2/en
Priority to TW103101038A priority patent/TWI517004B/zh
Publication of JP2014149816A publication Critical patent/JP2014149816A/ja
Priority to US15/806,875 priority patent/US10235001B2/en
Priority to US16/255,355 priority patent/US10606428B2/en
Priority to US16/815,392 priority patent/US11093062B2/en
Priority to US17/402,855 priority patent/US11604526B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412Digitisers structurally integrated in a display
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04184Synchronisation with the driving of the display or the backlighting unit to avoid interferences generated internally
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

【課題】駆動信号を印加する駆動電極を選択する選択スイッチの接続抵抗を抑え、かつ額縁を狭小化できるタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】タッチ検出機能付き表示装置は、駆動電極と対向して、駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極を備え、タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出する。タッチ検出機能付き表示装置は、制御装置の選択信号により、タッチ用配線と接続する駆動電極を選択する、複数の選択スイッチと、を備える。選択スイッチは、駆動電極毎に複数備えられ、タッチ用配線と駆動電極との間に並列に接続されており、選択信号に応じて、駆動電極毎に全て動作してタッチ用配線と駆動電極とを接続し、タッチ用駆動信号を印加する。
【選択図】図18

Description

本発明は、外部近接物体を検出可能な表示装置に係り、特に静電容量の変化に基づいて外部から近接する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及び電子機器に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着または一体化される、タッチ検出機能付き表示装置に用いられている。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。このようなタッチパネルを有する、タッチ検出機能付き表示装置は、キーボードやマウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。
タッチ検出装置の方式として、光学式、抵抗式、静電容量式などいくつかの方式が存在する。静電容量式のタッチ検出装置は、携帯端末などに用いて、比較的単純な構造をもち、かつ低消費電力が実現できる。例えば、特許文献1には、静電容量式のタッチパネルが記載されている。
特開2012−221485号公報
ところで、タッチ検出機能付き表示装置では、表示機能とタッチ検出機能とが一体化されているため、例えば、タッチ検出の為の動作が、表示に影響を与える可能性がある。これに対し、特許文献1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル(タッチ検出機能付き表示装置)は、タッチ検出しても表示への影響を低減することができる。そして、特許文献1に記載のタッチ検出機能付き表示パネルは、駆動電極に対して、直流駆動信号VcomDCまたは交流駆動信号VcomACを選択的に印加する駆動部を備える。このタッチ検出機能付き表示パネルでは、表示素子が表示駆動されるとともに、駆動電極に対して駆動信号が印加され、タッチ検出電極から、その駆動信号に対応した信号が出力される。このため、直流駆動信号VcomDC及び交流駆動信号VcomACを駆動電極に、それぞれ供給する2つの配線を額縁領域に引き回す必要がある。
特許文献1に記載のタッチ検出機能付き表示パネルは、上述した2つの配線から直流駆動電圧VcomDC及び交流駆動信号VcomACを駆動電極に選択的に供給する選択スイッチを備えている。特許文献1に記載のタッチ検出機能付き表示パネルにおいて、この選択スイッチにおける接続抵抗は、駆動信号の波形の時定数に影響を与える可能性がある。このため、選択スイッチにおける接続抵抗を低減するには、選択スイッチを大きくする必要がある。しかしながら、選択スイッチを大きくする場合、表示領域に寄与しない、額縁が大きくなってしまう可能性がある。
本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動信号を印加する駆動電極を選択する選択スイッチの接続抵抗を抑え、かつ額縁を狭小化できるタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器を提供することにある。
本開示のタッチ検出機能付き表示装置は、基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、前記表示領域に画像を表示する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、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設され、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するタッチ用配線と、前記制御装置の選択信号により、前記タッチ用配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の選択スイッチと、を備え、前記選択スイッチは、前記駆動電極毎に複数備えられ、前記タッチ用配線と前記駆動電極との間に並列に接続されており、前記選択信号に応じて、前記駆動電極毎に全て動作して前記タッチ用配線と前記駆動電極とを接続し、前記タッチ用駆動信号を印加する、ものである。
本開示の電子機器は、上記タッチ検出機能付き表示装置を備えたものであり、例えば、テレビジョン装置、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラあるいは携帯電話等の携帯端末装置などが該当する。
本開示のタッチ検出機能付き表示装置及び電子機器によれば、駆動信号を印加する駆動電極を選択する選択スイッチの接続抵抗を抑え、かつ額縁を狭小化できる。
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。 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6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 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8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9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。 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。 図11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、ソースドライバと、画素信号線との関係を説明する模式図である。 図12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駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図13は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図14は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図15は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。 図16は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置における表示とタッチ検出の動作とを説明する説明図である。 図17は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの駆動信号生成部を示すブロック図である。 図18は、実施形態1に係る駆動電極ドライバを示すブロック図である。 図19は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。 図20は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。 図21は、タッチ検出機能付き表示装置のタイミング波形例を示す説明図である。 図22は、タッチ検出走査の動作例を表す説明図である。 図23は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。 図24は、実施形態2に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。 図25は、実施形態2に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。 図26は、実施形態3に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。 図27は、実施形態3に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。 図28は、変形例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29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。 図30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。 図31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。 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。 図33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。 図34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。 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。 図36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。 図37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。 図38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。 図39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。 図40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。 図41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。
本開示を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、説明は以下の順序で行う。
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
3.本開示の構成
<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、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。
液晶表示デバイス20は、後述するように、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、1水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。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、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。本開示における制御装置は、制御部11、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を含む。
ゲートドライバ12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の表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する機能を有している。
ソースドライバ13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、後述する各画素Pix(副画素SPix)に画素信号Vpixを供給する回路である。ソースドライバ13は、後述するように、1水平ライン分の映像信号Vdispから、液晶表示デバイス20の複数の副画素SPixの画素信号Vpixを時分割多重化した画素信号を生成し、ソースセレクタ部13Sに供給する。また、ソースドライバ13は、画像信号Vsigに多重化された画素信号Vpixを分離するために必要なスイッチ制御信号Vselを生成し、画素信号Vpixとともにソースセレクタ部13Sに供給する。なお、ソースセレクタ部13Sは、ソースドライバ13と制御部11との間の配線数を少なくすることができる。
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、後述する駆動電極COMLにタッチ検出用の駆動信号(タッチ用駆動信号、以下駆動信号という。)VcomAC、表示用の電圧である表示用駆動電圧VcomDCを供給する回路である。
タッチ検出部40は、制御部11から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示デバイス10のタッチ検出デバイス30から供給されたタッチ検出信号Vdetに基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチ(後述する接触状態)の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。このタッチ検出部40はタッチ検出信号増幅部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、検出タイミング制御部46とを備えている。
タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出デバイス30から供給されるタッチ検出信号Vdetを増幅する。タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。
(静電容量型タッチ検出の基本原理)
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6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
例えば、図2に示すように、容量素子C1は、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及びタッチ検出電極E2を備えている。図3に示すように、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、他端は電圧検出器(タッチ検出部)DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば図1に示すタッチ検出信号増幅部42に含まれる積分回路である。
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〜数百kHz程度)の交流矩形波Sgを印加すると、タッチ検出電極E2(容量素子C1の他端)側に接続された電圧検出器DETを介して、出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述する駆動信号VcomACに相当するものである。
指が接触(または近接)していない状態(非接触状態)では、図2及び図3に示すように、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図3に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(実線の波形V)に変換する。
一方、指が接触(または近接)した状態(接触状態)では、図4に示すように、指によって形成される静電容量C2がタッチ検出電極E2と接しているまたは近傍にあることにより、駆動電極E1及びタッチ検出電極E2の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子C1の容量値よりも容量値の小さい容量素子C1’として作用する。そして、図5に示す等価回路でみると、容量素子C1’に電流Iが流れる。図6に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(点線の波形V)に変換する。この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることがより好ましい。
図1に示すタッチ検出デバイス30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcom(後述する駆動信号VcomAC)に従って、1検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。
タッチ検出デバイス30は、複数の後述するタッチ検出電極TDLから、図3または図5に示す電圧検出器DETを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Vdetを出力し、タッチ検出部40のA/D変換部43に供給するようになっている。
A/D変換部43は、駆動信号VcomACに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。
信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に含まれる、駆動信号VcomACをサンプリングした周波数以外の周波数成分(ノイズ成分)を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部44は、指による電圧の差分のみ取り出す処理をおこなう。この指による電圧の差分は、上述した波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|である。信号処理部44は、1検出ブロック当たりの絶対値|ΔV|を平均化する演算を行い、絶対値|ΔV|の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部44は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部44は、検出した指による電圧の差分を所定のしきい値電圧と比較し、電圧の差分がこのしきい値電圧以上であれば、外部近接物体が接触状態であると判断する。一方、信号処理部44は、電圧の差分がしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。このようにして、タッチ検出部40はタッチ検出が可能となる。
座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部46は、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45とが同期して動作するように制御する。座標抽出部45は、タッチパネル座標を信号出力Voutとして出力する。
(モジュール)
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、後述する画素基板2(TFT基板21)と、フレキシブルプリント基板Tとを備えている。画素基板2(TFT基板21)は、COG(Chip On Glass)19を搭載し、上述した液晶表示デバイスの表示領域Adと、額縁Gdとが形成されている。COG19は、TFT基板21に実装されたICドライバのチップであり、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制御装置である。本実施形態では、上述したソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sは、TFT基板21上に形成されている。ソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sは、COG19に内蔵されていてもよい。また、駆動電極ドライバ14の一部である、駆動電極走査部14A、14Bは、TFT基板21に形成されている。また、ゲートドライバ12は、ゲートドライバ12A、12Bとして、TFT基板21に形成されている。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、COG19に駆動電極走査部14A、14B、ゲートドライバ12などの回路を内蔵してもよい。
図7に示すように、TFT基板21の表面に対する垂直方向において、駆動電極COMLの駆動電極ブロックBと、タッチ検出電極TDLとは、立体交差するように形成されている。
また、駆動電極COMLは、一方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動電極ドライバ14によって駆動信号VcomACが順次供給される。同時に駆動信号VcomACが供給される、駆動電極COMLの複数のストライプ状の電極パターンが図7に示す駆動電極ブロックBである。駆動電極ブロックB(駆動電極COML)は、タッチ検出機能付き表示デバイス10の長辺方向に形成されており、後述するタッチ検出電極TDLは、タッチ検出機能付き表示デバイス10の短辺方向に形成されている。タッチ検出電極TDLの出力端は、タッチ検出機能付き表示デバイス10の短辺側に設けられ、フレキシブルプリント基板Tを介して、フレキシブルプリント基板Tに実装されたタッチ検出部40と接続されている。このように、タッチ検出部40は、フレキシブルプリント基板T上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極TDLのそれぞれと接続されている。フレキシブルプリント基板Tは、端子であればよく、フレキシブルプリント基板に限られず、この場合、モジュールの外部にタッチ検出部40が備えられる。
後述する駆動信号生成部は、COG19に内蔵されている。ソースセレクタ部13Sは、TFT基板21上の表示領域Adの近傍に、TFT素子を用いて形成されている。表示領域Adには、後述する画素Pixがマトリックス状(行列状)に多数配置されている。額縁Gd、Gdは、TFT基板21の表面を垂直な方向からみて画素Pixが配置されていない領域である。ゲートドライバ12と、駆動ドライバ14のうち駆動電極走査部14A、14Bとは、額縁Gd、Gdに配置されている。
ゲートドライバ12は、ゲートドライバ12A、12Bを備え、TFT基板21上にTFT素子を用いて形成されている。ゲートドライバ12A、12Bは、表示領域Adに、後述する副画素SPix(画素)がマトリックス状に配置された、表示領域Adを挟んで両側から駆動することができるようになっている。以下の説明では、ゲートドライバ12Aを第1ゲートドライバ12Aとし、ゲートドライバ12Bを第2ゲートドライバ12Bとする。また、後述する走査線GCLは、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bとの間に配列する。このため、後述する走査線GCLは、TFT基板21の表面に対する垂直方向において、駆動電極COMLの延在方向と平行な方向に延びるように設けられている。
駆動電極走査部14A、14Bは、TFT基板21上にTFT素子を用いて形成されている。駆動電極走査部14A、14Bは、駆動信号生成部から、表示用配線LDCを介して、表示用駆動電圧VcomDCの供給を受けるとともに、タッチ用配線LACを介して駆動信号VcomACの供給を受ける。駆動電極走査部14A、14Bは、額縁Gdにおいて、一定の幅Gdvを占める。そして、駆動電極走査部14A、14Bは、並設された複数の駆動電極ブロックBのそれぞれを、両側から駆動することができるようになっている。表示用駆動電圧VcomDCを供給する表示用配線LDCと、タッチ用駆動信号VcomACを供給するタッチ用配線LACとは、並列に額縁Gd、Gdに配置されている。表示用配線LDCは、タッチ用配線LACよりも表示領域Ad側に配置されている。この構造により、表示用配線LDCにより供給される表示用駆動電圧VcomDCが、表示領域Adの端部の電位状態を安定させる。このため、特に、横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスにおいて、表示が安定する。
図7に示すタッチ検出機能付き表示装置1は、上述したタッチ検出信号Vdetを、タッチ検出機能付き表示デバイス10の短辺側から出力する。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、端子部であるフレキシブルプリント基板Tを介してタッチ検出部40に接続する際の配線の引き回しが容易になる。
(タッチ検出機能付き表示デバイス)
次に、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デバイスの概略断面構造を表す断面図である。図9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。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。
図8に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、画素基板2と、この画素基板2の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板3と、画素基板2と対向基板3との間に挿設された液晶層6とを備えている。
液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(フリンジフィールドスイッチング)またはIPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図8に示す液晶層6と画素基板2との間、及び液晶層6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
また、対向基板3は、ガラス基板31と、このガラス基板31の一方の面に形成されたカラーフィルタ32とを含む。ガラス基板31の他方の面には、タッチ検出デバイス30の検出電極であるタッチ検出電極TDLが形成され、さらに、このタッチ検出電極TDLの上には、偏光板35が配設されている。
画素基板2は、回路基板としてのTFT基板21と、このTFT基板21上にマトリックス状に配設された複数の画素電極22と、TFT基板21及び画素電極22の間に形成された複数の駆動電極COMLと、画素電極22と駆動電極COMLとを絶縁する絶縁層24と、を含む。
(表示装置のシステム構成例)
画素基板2は、TFT基板21上に、表示領域Adと、インターフェース(I/F)及びタイミングジェネレータの機能を備えるCOG19と、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12B及びソースドライバ13とを備えている。上述した図7に示すフレキシブルプリント基板Tは、図7及び図9に示すCOG19への外部信号またはCOG19を駆動する駆動電力を伝送する。画素基板2は、透明絶縁基板(例えばガラス基板)のTFT基板21の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリックス状(行列状)に多数配置されてなる表示領域Adと、ソースドライバ(水平駆動回路)13と、ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bと、を備えている。ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bは、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bとして、表示領域Adを挟むように配置されている。
表示領域Adは、液晶層を含む副画素SPixが、m行×n列に配置されたマトリックス(行列状)構造を有している。なお、この明細書において、行とは、一方向に配列されるm個の副画素SPixを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるn個の副画素SPixを有する画素列をいう。そして、mとnとの値は、垂直方向の表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。表示領域Adは、画素Vpixのm行n列の配列に対して行毎に走査線GCLm+1、GCLm+2、GCLm+3・・・が配線され、列毎に信号線SGLn+1、SGLn+2、SGLn+3、SGLn+4、SGLn+5・・・が配線されている。以後、実施形態においては、走査線GCLm+1、GCLm+2、GCLm+3・・・を代表して走査線GCLのように表記し、信号線SGLn+1、SGLn+2、SGLn+3、SGLn+4、SGLn+5・・・を代表して信号線SGLのように表記することがある。
画素基板2には、外部から外部信号である、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号が入力され、COG19に与えられる。COG19は、外部電源の電圧振幅のマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を、液晶の駆動に必要な内部電源の電圧振幅にレベル変換(昇圧)し、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号としてタイミングジェネレータを通し、垂直スタートパルスVST、垂直クロックパルスVCK、水平スタートパルスHST及び水平クロックパルスHCKを生成する。COG19は、垂直スタートパルスVST、垂直クロックパルスVCKを第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bに与えるとともに、水平スタートパルスHST及び水平クロックパルスHCKをソースドライバ13に与える。COG19は、副画素SPix毎の画素電極に対して各画素共通に与えて、コモン電位とよばれる表示用駆動電圧(対向電極電位)VCOMを生成して上述した駆動電極COMLに与える。
第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、後述するシフトレジスタを含み、さらにラッチ回路等を含んでもよい。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、上述した垂直スタートパルスVSTが与えられることで、ラッチ回路が、垂直クロックパルスVCKに同期してCOG19から出力される表示データを1水平期間で順次サンプリングしラッチする。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、ラッチ回路においてラッチされた1ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、走査線GCLに与えることによって副画素SPixを行単位で順次選択する。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、走査線GCLの延在方向に走査線GCLを挟むように配置されている。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、表示領域Adの上寄り、垂直走査上方向から、表示領域Adの下寄り、垂直走査下方向へ順に出力する。
ソースドライバ13には、例えば6ビットのR(赤)、G(緑)、B(青)のデジタル画像信号Vsigが与えられる。ソースドライバ13は、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bによる垂直走査によって選択された行の各副画素SPixに対して、画素毎に、もしくは複数画素毎に、あるいは全画素一斉に、信号線SGLを介して表示データを書き込む。
TFT基板21には、図9及び図10に示す各副画素SPixの薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)素子Tr、図8に示す各画素電極22に画素信号Vpixを供給する画素信号線SGL、各TFT素子Trを駆動する走査線GCL等の配線が形成されている。このように、画素信号線SGLは、TFT基板21の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Vpixを供給する。図10に示す液晶表示デバイス20は、マトリックス状に配列した複数の副画素SPixを有している。副画素SPixは、TFT素子Tr及び液晶素子LCを備えている。TFT素子Trは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。TFT素子Trのソースは画素信号線SGLに接続され、ゲートは走査線GCLに接続され、ドレインは液晶素子LCの一端に接続されている。液晶素子LCは、一端がTFT素子Trのドレインに接続され、他端が駆動電極COMLに接続されている。
図9に示す第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、垂直走査パルスを、図10に示す走査線GCLを介して、副画素SPixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、表示領域Adにマトリックス状に形成されている副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。ソースドライバ13は、画素信号Vpixを、SGLを介して、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bにより順次選択される1水平ラインを含む各副画素SPpixにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素SPixでは、供給される画素信号に応じて、1水平ラインの表示が行われるようになっている。駆動電極ドライバ14は、表示用の駆動信号(表示用駆動電圧VcomDC)を印加して、駆動電極COMLを駆動する。
上述したように、タッチ検出機能付き表示装置1は、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bが走査線GCLm+1、GCLm+2、GCLm+3を順次走査するように駆動することにより、1水平ラインが順次選択される。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、1水平ラインに属する画素Vpixに対して、ソースドライバ13が画素信号を供給することにより、1水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ14は、その1水平ラインに対応する駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを印加するようになっている。
図8に示すカラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、上述した図10に示す各副画素SPixにR、G、Bの3色の色領域32R、32G、32B(図10参照)が1組として画素Pixとして対応付けられている。カラーフィルタ32は、TFT基板21と垂直な方向において、液晶層6と対向する。なお、カラーフィルタ32は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。
図10に示す副画素SPixは、走査線GCLにより、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。走査線GCLは、ゲートドライバ12と接続され、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、副画素SPixは、画素信号線SGLにより、液晶表示デバイス20の同じ列に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。画素信号線SGLは、ソースドライバ13と接続され、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。
図11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、ソースドライバと、画素信号線との関係を説明する模式図である。図11に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、画素信号線SGLが、ソースセレクタ部13Sを介して上述したCOG19に内蔵したソースドライバ13に接続されている。ソースセレクタ部13Sは、スイッチ制御信号Vselに応じて開閉動作する。
図11に示すように、ソースドライバ13は、制御部11から供給される画像信号Vsig及びソースドライバ制御信号に基づいて、画素信号Vpixを生成し出力する。ソースドライバ13は、1水平ライン分の画像信号Vsigから、タッチ検出機能付き表示デバイス10の液晶表示デバイス20の複数(この例では3つ)の副画素SPixの画素信号Vpixを時分割多重した画素信号を生成し、ソースセレクタ部13Sに供給する。また、ソースドライバ13は、画像信号Vsigに多重化された画素信号Vpixを分離するために必要なスイッチ制御信号Vsel(VselR、VselG、VselB)を生成し、画像信号Vsigとともにソースセレクタ部13Sに供給する。なお、この多重化により、ソースドライバ13とソースセレクタ部13Sとの間の配線数が少なくなる。
ソースセレクタ部13Sは、ソースドライバ13から供給された画像信号Vsig及びスイッチ制御信号Vselに基づいて、画像信号Vsigに時分割多重された画素信号Vpixを分離し、タッチ検出機能付き表示デバイス10の液晶表示デバイス20に供給する。
ソースセレクタ部13Sは、例えば、3つのスイッチSWR、SWG、SWBを備え、3つのスイッチSWR、SWG、SWBの各一端は互いに接続されソースドライバ13から画像信号Vsigが供給される。3つのスイッチSWR、SWG、SWBの各他端はタッチ検出機能付き表示デバイス10の液晶表示デバイス20の画素信号線SGLを介して、副画素SPixにそれぞれ接続されている。3つのスイッチSWR、SWG、SWBは、ソースドライバ13から供給されたスイッチ制御信号Vsel(VselR、VselG、VselB)によってそれぞれ開閉制御される。この構成により、ソースセレクタ部13Sは、スイッチ制御信号Vselに応じて、スイッチSWR、SWG、SWBを時分割的に順次切り替えてオン(ON)状態にすることができる。これにより、ソースセレクタ部13Sは、多重化された画像信号Vsigから画素信号Vpix(VpixR、VpixG、VpixB)を分離する。そして、ソースセレクタ部13Sは、画素信号Vpixを、3つの副画素SPixにそれぞれ供給する。上述した赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色された色領域32R、32G、32Bが、副画素SPixにそれぞれ対応付けられている。このため、色領域32Rに対応する副画素SPixには、画素信号VpixRが供給される。色領域32Gに対応する副画素SPixには、画素信号VpixGが供給される。色領域32Bに対応する副画素SPixには、画素信号VpixBが供給される。
副画素SPixは、駆動電極COMLにより、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。駆動電極COMLは、駆動電極ドライバ14と接続され、駆動電極ドライバ14より表示用駆動電圧VcomDCが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素SPixが駆動電極COMLを共有するようになっている。
図1に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図10に示す走査線GCLを介して、副画素SPixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、液晶表示デバイス20にマトリックス状に形成されている副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。図1に示すソースドライバ13は、画素信号Vpixを、図10に示す画素信号線SGLを介して、ゲートドライバ12により順次選択される1水平ラインを構成する各副画素SPixにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素SPixでは、供給される画素信号Vpixに応じて、1水平ラインの表示が行われるようになっている。図1に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomを印加し、図7及び図9に示す、所定の本数の駆動電極COMLからなる駆動電極ブロックB毎に駆動電極COMLを駆動する。
上述したように、液晶表示デバイス20は、ゲートドライバ12が走査線GCLを時分割的に順次走査するように駆動することにより、1水平ラインが順次選択される。また、液晶表示デバイス20は、1水平ラインに属する副画素SPixに対して、ソースドライバ13が画素信号Vpixを供給することにより、1水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ14は、その1水平ラインに対応する駆動電極COMLを含む駆動電極ブロックに対して表示用駆動電圧VcomDCを印加するようになっている。
本実施形態に係る駆動電極COMLは、液晶表示デバイス20の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス30の駆動電極としても機能する。図12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駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。図12に示す駆動電極COMLは、図8に示すように、TFT基板21の表面に対する垂直方向において、画素電極22に対向している。タッチ検出デバイス30は、画素基板2に設けられた駆動電極COMLと、対向基板3に設けられたタッチ検出電極TDLにより構成されている。タッチ検出電極TDLは、駆動電極COMLの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びるストライプ状の電極パターンから構成されている。そして、タッチ検出電極TDLは、TFT基板21の表面に対する垂直な方向において、駆動電極COMLと対向している。タッチ検出電極TDLの各電極パターンは、タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極COMLとタッチ検出電極TDLにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせている。なお、タッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、タッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、複数に分割されていればよく、駆動電極COMLを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。
この構成により、タッチ検出デバイス30では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14が、図7に示す駆動電極ブロックBを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Scanに駆動電極COMLの駆動電極ブロックB(1検出ブロック)は、順次選択される。そして、タッチ検出デバイス30は、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。このようにタッチ検出デバイス30は、1検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。
図13、図14及び図15は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の動作例を表す模式図である。図16は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置における表示とタッチ検出の動作とを説明する説明図である。図7に示す駆動電極COMLの駆動電極ブロックBが20個の駆動電極ブロックB1〜B20である場合の、各駆動電極ブロックB1〜B20に対するタッチ用駆動信号VcomACの印加動作を示している。駆動信号印加ブロックBACは、タッチ用駆動信号VcomACが印加された駆動電極ブロックBを示しており、その他の駆動電極ブロックBは電圧が印加されず、電位が固定されていない状態、いわゆるフローティング状態となっている。駆動信号印加ブロックBACは、タッチ用駆動信号VcomACが印加された駆動電極ブロックBを示しており、その他の駆動電極ブロックBには表示用駆動電圧VcomDCが印加され、電位が固定されていてもよい。図1に示す駆動電極ドライバ14は、図13に示すタッチ検出動作の対象となる駆動電極ブロックBのうち、駆動電極ブロックB3を選択して、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。次に、駆動電極ドライバ14は、図14に示す駆動電極ブロックBのうち、駆動電極ブロックB4を選択して、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。次に、駆動電極ドライバ14は、図15に示す駆動電極ブロックBのうち、駆動電極ブロックB5を選択して、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。このように、駆動電極ドライバ14は、駆動電極ブロックBを順次選択して、タッチ用駆動信号VcomACを印加し、全ての駆動電極ブロックBにわたって走査する。なお、駆動電極ブロックBの個数は、20個に限定されるものではない。
タッチ検出デバイス30は、図13から図15に示す駆動電極ブロックBの1つが、上述した静電容量型タッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応する。タッチ検出デバイス30は、タッチ検出電極TDLの1つが、タッチ検出電極E2に対応する。タッチ検出デバイス30は、上述した基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。そして、図12に示すように、互いに立体交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出デバイス30のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触または近接が生じた位置の検出も可能となっている。
図16に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、ゲートドライバ12が走査線GCLを時分割的に線順次走査するように駆動することにより、表示走査Scandを行う。また、図16に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、駆動電極ドライバ14が、駆動電極ブロックBを順次選択して駆動することにより、時間W1で1回の走査を完了するタッチ検出走査Scantを行う。図16に示すように、タッチ検出走査Scantは、表示走査Scandの2倍の走査速度で行われる。このように、タッチ検出機能付き表示装置1では、タッチ検出の走査速度を表示の走査速度よりも速くすることにより、外部から近接する外部近接物体によるタッチにすぐに応答することができ、タッチ検出に対する応答特性を改善することができるようになっている。なお、タッチ検出走査Scant及び表示走査Scandの関係は、図16に示す関係に限定されるものではなく、例えば、タッチ検出走査Scantは、表示走査Scandの2倍以上の走査速度で行われるようにしてもよいし、表示走査Scandの2倍以下の走査速度で行われるようにしてもよい。
(駆動信号生成部及び駆動電極ドライバ)
図17は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの駆動信号生成部を示すブロック図である。駆動信号生成部14Qは、高レベル電圧生成部61と、低レベル電圧生成部62と、バッファ63、64、66と、スイッチング回路65とを備えている。
高レベル電圧生成部61は、タッチ用駆動信号VcomACの高レベル電圧を生成する。低レベル電圧生成部62は、表示用駆動電圧VcomDCの直流電圧を生成する。この低レベル電圧生成部62が生成した電圧は、タッチ用駆動信号VcomACの低レベル電圧としても使用される。バッファ63は、高レベル電圧生成部61から供給された電圧を、インピーダンス変換を行いつつ出力し、スイッチング回路65に供給する。バッファ64は、低レベル電圧生成部62から供給された電圧を、インピーダンス変換を行いつつ出力し、スイッチング回路65に供給する。スイッチング回路65は、駆動制御信号EXVCOMに基づいて、駆動制御信号EXVCOMが高レベルの場合と駆動制御信号EXVCOMが低レベルの場合とを交互に繰り返し、タッチ用駆動信号VcomACを生成する。スイッチング回路65は、駆動制御信号EXVCOMが高レベルの場合に、バッファ63から供給された電圧を出力し、駆動制御信号EXVCOMが低レベルの場合に、バッファ64から供給された電圧を出力する。スイッチング回路65は、駆動制御信号EXVCOMに基づいて、駆動制御信号EXVCOMが低レベルの場合に、バッファ64から供給された電圧を表示用駆動電圧VcomDCの直流電圧として出力する。バッファ63、64は、例えばボルテージフォロワにより構成される。なお、スイッチング回路65の出力する電圧は、出力端子65Eに出力される。バッファ66は、低レベル電圧生成部62から供給された電圧を、インピーダンス変換を行いつつ出力し、表示用駆動電圧VcomDCの直流電圧を出力端子66Eに供給する。
図18は、実施形態1に係る駆動電極ドライバを示すブロック図である。駆動電極走査部14A、14Bは、走査制御部51と、タッチ検出走査部52と、駆動部530とを備えている。駆動部530は、駆動電極ブロックBと同じ数の駆動部53(k)〜53(k+3)を備えている。走査制御部51は、COG19に実装されている。また、タッチ検出走査部52と、駆動部530とは、表示領域Adの周囲にある額縁に配置されている。以後、複数の駆動部53(k)〜53(k+3)のうちの任意の1つをさす場合には、単に駆動部53を用いるものとする。
走査制御部51は、制御部11より供給された制御信号に基づいて、タッチ検出走査部52に対して制御信号SDCK、走査開始信号SDSTを供給する。また、表示用配線LDCには、上述した駆動信号生成部14Qから出力端子66Eを介して出力された、表示用駆動電圧VcomDCが供給される。タッチ用配線LACは、上述した駆動信号生成部14Qから出力端子65Eを介して出力された、タッチ用駆動信号VcomACが供給される。走査制御部51は、駆動信号生成部14Qからタッチ用駆動信号VcomACが供給されている駆動電極選択信号VCOMSELを、駆動部530に対して供給する。
タッチ検出走査部52は、駆動電極用シフトレジスタ52SRを含んで構成され、タッチ用駆動信号VcomACを印加する駆動電極COMLを選択するための走査信号ST(k)、ST(k+1)、ST(k+2)、ST(k+3)・・・を生成するものである。具体的には、タッチ検出走査部52は、シフトレジスタ52SRが走査制御部51から供給された走査開始信号SDSTをトリガーとして制御信号SDCKに同期させて、順次シフトレジスタ52SRの転送段毎に転送され、順次選択される。選択されたシフトレジスタ52SRは、走査信号ST(k)、ST(k+1)、ST(k+2)、ST(k+3)・・・を、駆動部530の各論理積回路54へ送出する。タッチ検出走査部52は、選択されたシフトレジスタ52SRが例えば高レベルの信号をk+2番目の走査信号ST(k+2)としてk+2番目の駆動部53(k+2)に供給した場合に、この駆動部53(k+2)は、k+2番目の駆動電極ブロックB(k+2)に属する複数の駆動電極COMLに駆動信号VcomACを印加するようになっている。以後、走査信号ST(k)、ST(k+1)、ST(k+2)、ST(k+3)・・・のうち任意の1つをさす場合には、走査信号STを用いることがある。
駆動部530は、タッチ検出走査部52から供給された走査信号ST、及び走査制御部51から供給された駆動電極選択信号VCOMSELに基づいて、駆動信号生成部14Qから供給された表示用駆動電圧VcomDCまたはタッチ用駆動信号VcomACを駆動電極COMLに印加する回路である。駆動部53は、タッチ検出走査部52の出力信号に対応して1つずつ設けられており、対応する駆動電極ブロックBに対して駆動信号Vcomを印加するようになっている。
駆動部53は、論理積回路54と、駆動電極ブロックB毎に1つの選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)とを備えている。論理積回路54は、タッチ検出走査部52から供給された走査信号ST、及び走査制御部51から供給された駆動電極選択信号VCOMSELの論理積(AND)を生成して出力する。論理積回路54は、選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)の動作を制御することができる振幅レベルに増幅するバッファ機能を有している。選択スイッチSW1は、論理積回路54から供給される信号に基づいて動作が制御される。選択スイッチSW1の一端は、駆動電極ブロックBが含む複数の駆動電極COMLに接続され、選択スイッチSW1の他端は、表示用配線LDC及びタッチ用配線LACのうち一方と接続されている。
この構成により、駆動部53は、走査信号STが高レベル、かつ駆動電極選択信号VCOMSELが高レベルの場合に、タッチ用駆動信号VcomACを駆動信号Vcomとして出力する。駆動部53は、走査信号STが低レベルかつ、かつ駆動電極選択信号VCOMSELが低レベルの場合に、駆動電極ブロックBをタッチ用配線LACから切り離し、表示用配線LDCに接続する。ここで、タッチ用駆動信号VcomACの出力先として選択された駆動電極ブロックBは、選択駆動電極ブロックSTXである。タッチ用駆動信号VcomACの出力先として選択されていない駆動電極ブロックBは、非選択駆動電極ブロックNTXである。例えば、図18に示す駆動部53(k+2)が、k+2番目の駆動電極ブロックB(k+2)に属する複数の駆動電極COMLに駆動信号VcomACを印加するので、選択駆動電極ブロックSTXは、駆動電極ブロックB(k+2)である。そして、駆動信号VcomACの出力先として選択されていない駆動電極ブロックB(k)、B(k+1)、B(k+3)は、非選択駆動電極ブロックNTXである。
また、液晶表示デバイス20が表示動作している場合、駆動部53は、走査信号STが低レベルであって、駆動電極ブロックB毎に1つの選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)を全て表示用配線LDCに接続し、表示用駆動電圧VcomDCを駆動信号Vcomとして出力する。
図19は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。図20は、実施形態1に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。図19及び図20は、第1ゲートドライバ12A側の構成を説明するが、第2ゲートドライバ12Bの構成も同様である。また、以下の説明は、選択スイッチSW1を代表して説明するが、選択スイッチSW2、SW3、SW4も同様である。第1ゲートドライバ12A(第2ゲートドライバ12B)は、ゲートシフトレジスタ120SRを含む。ゲートシフトレジスタ120SRは、垂直スタートパルスVSTに応答して動作を開始し、垂直クロックVCKに同期して、順次垂直走査方向に選択され、バッファー回路を介して走査線GCLに垂直選択パルスを出力する。
選択スイッチSW1は、駆動電極COML毎に複数備えられるスイッチCOMSWを備えている。スイッチCOMSWは、スイッチ制御信号Ssw、Sxswに応じて、駆動電極COML毎に全て動作する。スイッチCOMSWは、駆動電極COML毎に全て動作することで、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続及び表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続のいずれか一方を時分割で選択する。
スイッチCOMSWは、例えば、CMOSスイッチCMOS1と、CMOSスイッチCMOS2とが1つの回路単位とされた場合、複数の当該回路単位が駆動電極COML毎に設けられている。CMOSスイッチCMOS1と、CMOSスイッチCMOS2とは、Nチャネルのゲートを有するトランジスタNMOSと、Pチャネルのゲートを有するトランジスタPMOSとを有している。
CMOSスイッチCMOS1では、スイッチ信号線GSWがトランジスタNMOS、トランジスタPMOSのゲートに接続される。CMOSスイッチCMOS2では、スイッチ信号線GxSWがトランジスタNMOS、トランジスタPMOSのゲートに接続される。スイッチ信号線GSWに供給されるスイッチ制御信号Sswと、スイッチ信号線GxSWに供給されるスイッチ制御信号Sxswとは、電位のハイレベルとローレベルとが互いに反転した信号である。このため、CMOSスイッチCMOS1、CMOSスイッチCMOS2は、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続及び表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続のいずれか一方を同期して同じ選択をすることができる。このように、選択スイッチSW1は、駆動電極COML毎に複数のスイッチCOMSWを備え、スイッチCOMSWがタッチ用配線LACと駆動電極COMLとの間に並列に接続されている。複数のスイッチCOMSWは、選択信号であるスイッチ制御信号Ssw、Sxswに応じて、駆動電極COML毎に全て動作して、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとを接続し、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。
論理積回路54は、インバータ541、スイッチング回路542、バッファ543、インバータ544と、を備えている。インバータ541は、走査信号STが高レベルの場合に駆動電極用シフトレジスタ52SRのうち選択された転送段の出力信号の反転論理を論理積回路542へ出力する。論理積回路542は、駆動電極選択信号VCOMSELに応じて、インバータ541の入力及び出力からスイッチングし、スイッチ制御信号Sswをバッファ543に出力する。バッファ543は、スイッチ制御信号Sswを増幅し、スイッチ信号線GSWに供給する。インバータ544は、バッファ543が出力するスイッチ制御信号Sswの反転論理を生成して、スイッチ制御信号Sxswとして出力し、スイッチ信号線GxSWに供給する。
CMOSスイッチCMOS1、CMOS2は、接続導体Q3でタッチ用配線LACと接続されている。また、CMOSスイッチCMOS1、CMOS2は、接続導体Q2で表示用配線LDCと接続されている。CMOSスイッチCMOS1、CMOS2は、接続導体Q1で、駆動電極COMLと接続されている。CMOSスイッチCMOS1、CMOS2は、トランジスタNMOS、トランジスタPMOSのゲートに、スイッチ制御信号Ssw、Sxswが入力されることで、接続導体Q1と接続導体Q2との接続及び接続導体Q3と接続導体Q1との接続のうちいずれか一方の接続を選択することができる。
図20に示すように、走査線GCLは、スイッチ信号線GSW、GxSWと同層に配線されている。走査線GCLは、スイッチ信号線GSW、GxSWと同じトランジスタのゲート線であり、同じ工程で形成することで、製造工程を短縮することができる。走査線GCLは、タッチ用配線LAC、表示用配線LDCと絶縁層を介して、立体交差している。そして、選択スイッチSW1は、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差する走査線GCLの間(例えば走査線GCLm+1と走査線GCLm+2との間)にある領域に配置されている。タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差する走査線GCL同士の間隔は、表示領域Adにおける隣り合う走査線GCL同士の間隔と同じである。
ここで、TFT基板21は、本開示における「基板」の一具体例に対応する。画素電極22は、本開示における「画素電極」の一具体例に対応する。画素信号線SGLは、本開示における「信号線」の一具体例に対応する。駆動電極COMLは、本開示における「駆動電極」の一具体例に対応する。液晶素子LCは、本開示における「表示機能層」の一具体例に対応する。ゲートドライバ12、ソースドライバ13及び駆動電極ドライバ14は、本開示における「制御装置」の一具体例に対応する。タッチ検出電極TDLは、本開示における「タッチ検出電極」に対応する。タッチ用配線LACは、本開示における「タッチ用配線」の一具体例に対応する。
[動作及び作用]
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。以下の説明では、表示用の駆動信号としての駆動信号Vcomを、表示用駆動電圧VcomDCとして記載し、タッチ検出用の駆動信号としての駆動信号Vcomを、タッチ用駆動信号VcomACとして記載する。
(タッチ検出機能付き表示装置動作)
次に、タッチ検出機能付き表示装置1の動作を説明する。図21は、タッチ検出機能付き表示装置のタイミング波形例を示す説明図である。図22は、タッチ検出走査の動作例を表す説明図である。
図21に示す(A)はタッチ用駆動信号VcomACの波形を示している。図21に示す(B)は表示用駆動電圧VcomDCの波形を示している。図21に示す(C)は走査信号Vscanの波形を示している。図21に示す(D)は画素信号Vpixの波形を示している。図21に示す(E)はスイッチ制御信号Vselの波形を示している。図21に示す(F)は画素信号Vpixの波形を示している。図21に示す(G)は駆動電極選択信号VCOMSELの波形を示している。図21に示す(H)は駆動信号Vcomの波形を示している。図21に示す(I)はタッチ検出信号Vdetの波形を示している。
タッチ検出機能付き表示装置1では、各1水平期間(1H)において、タッチ検出動作及び表示動作が行われる。表示動作では、ゲートドライバ12が、走査線GCLに対して走査信号Vscanを順次印加することにより表示走査を行う。タッチ検出動作では、駆動電極ドライバ14が、駆動電極ブロックB毎にタッチ用駆動信号VcomACを順次印加することによりタッチ検出走査を行い、タッチ検出部40が、タッチ検出電極TDLから出力されるタッチ検出信号Vdetに基づいてタッチを検出する。以下にその詳細を説明する。
まず、タイミングt0において1水平期間(1H)が開始した後、駆動電極ドライバ14の走査制御部51は、タイミングt1において、駆動電極選択信号VCOMSELの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図21(G))。これにより、駆動電極ドライバ14では、タッチ検出動作に係るk+1番目の駆動部53(k+1)において、選択スイッチSW2が接続導体Q1と接続導体Q2との接続を選択する。その結果、駆動信号生成部14Qが生成したタッチ用駆動信号VcomAC(図21(A))が、その選択スイッチSW2を介して、対応するk+1番目の駆動電極ブロックB(k+1)を構成する駆動電極COMLに対して、駆動信号VcomAC(B(k+1))として印加される。なお、駆動部53(k+1)以外の駆動部53では、選択スイッチSW2以外の選択スイッチSW1、SW3、SW4が接続導体Q3と接続導体Q1との接続を選択する。その結果、駆動電極ブロックB(k+1)を構成する駆動電極COML以外の、駆動電極COMLは、表示用配線LDCと同電位となる(図21(H))。
次に、駆動信号生成部14Qは、タイミングt2において、タッチ用駆動信号VcomACの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図21(A))。具体的には、駆動部530は、駆動信号生成部14Qにおける、スイッチング回路65の出力を出力端子65Eから供給することにより、タッチ用駆動信号VcomACの電圧が低レベルから高レベルに変化する。これに伴い、k+1番目の駆動電極ブロックB(k+1)に印加される駆動信号VcomAC(B(k+1))も、低レベルから高レベルに変化する交流矩形波が加えられる(図21(H))。この駆動信号Vcom(B(k+1))は、静電容量を介してタッチ検出電極TDLに伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化する(図21(I))。なお、交流矩形波は、1つの矩形波であってもよい。
次に、タッチ検出部40のA/D変換部43が、サンプリングタイミングtsにおいて、このタッチ検出信号Vdetが入力されたタッチ検出信号増幅部42の出力信号をA/D変換する(図21(I))。タッチ検出部40のタッチ検出信号増幅部42は、複数の水平期間において収集したこのA/D変換結果に基づいて、タッチ検出を行う。
次に、駆動部530は、タイミングt3において、タッチ用駆動信号VcomACの電圧を表示用駆動電圧である、駆動信号Vcom(表示用駆動電圧VcomDC)に変化させる(図21(A))。具体的には、駆動部530は、駆動信号生成部14Qにおける、バッファ66の出力を出力端子66Eから供給することにより、タッチ用駆動信号VcomACの電圧を、表示用駆動電圧VcomDCに変化させる。これに伴い、k+1番目の駆動電極ブロックB(k+1)に印加される駆動信号Vcom(B(k+1))もまた高レベルから低レベルに変化し(図21(H))、タッチ検出信号Vdetが変化する(図21(I))。
次に、駆動電極ドライバ14の走査制御部51は、タイミングt4において、駆動電極選択信号VCOMSELの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図21(G))。これにより、選択スイッチSW1〜4の全スイッチが接続導体Q2と接続導体Q1との接続を選択する。駆動信号生成部14Qが生成した表示用駆動電圧VcomDC(図21(B))が、全選択スイッチSW1〜4を介して、対応する駆動電極ブロックBの駆動電極COMLに対して、表示用駆動電圧VcomDCが印加される(図21(H))。
次に、ゲートドライバ12が、タイミングt5において、表示動作に係るm行目の走査線GCL(m)に対して、走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(m)が低レベルから高レベルに変化する(図21(C))。そして、ソースドライバ13及びソースセレクタ部13Sが、画素信号線SGLに対して画素信号Vpixを印加し(図21(F))、そのm行目の走査線GCL(m)に係る1水平ラインの画素Pixの表示を行う。
具体的には、まず、ゲートドライバ12が、タイミングt5において走査信号Vscan(m)を低レベルから高レベルに変化させることにより、表示動作に係る1水平ラインを選択する。そして、ソースドライバ13が、画像信号Vsigとして、赤色の副画素SPixのための画素電圧VRをソースセレクタ部13Sに供給するとともに(図21(D))、その画素電圧VRを供給している期間において高レベルとなるスイッチ制御信号VselRを生成し、ソースセレクタ部13Sに供給する(図21(E))。そして、ソースセレクタ部13Sは、このスイッチ制御信号VselRが高レベルとなる期間(書込期間PW)においてスイッチSWRをオン状態にすることにより、ソースドライバ13から供給された画素電圧VRを画像信号Vsigから分離し、画素信号VpixRとして、画素信号線SGLを介して、1水平ラインに係る赤色の副画素SPixに対して供給する(図21(F))。なお、スイッチSWRがオフ状態になった後には、この画素信号線SGLがフローティング状態になるために、この画素信号線SGLの電圧は保持される(図21(F))。同様に、ソースドライバ13は、緑色の副画素SPixのための画素電圧VGを、対応するスイッチ制御信号VselGとともにソースセレクタ部13Sに供給し(図21(D)、(E))、ソースセレクタ部13Sは、スイッチ制御信号VselGに基づいて、この画素電圧VGを画像信号Vsigから分離して、画素信号VpixGとして、画素信号線SGLを介して、1水平ラインに係る緑色の副画素SPixに供給する(図21(F))。その後、同様に、ソースドライバ13は、青色の副画素SPixのための画素電圧VBを、対応するスイッチ制御信号VselBとともにソースセレクタ部13Sに供給し(図21(D)、(E))、ソースセレクタ部13Sは、スイッチ制御信号VselBに基づいて、この画素電圧VBを画像信号Vsigから分離して、画素信号VpixBとして、画素信号線SGLを介して、1水平ラインに係る青色の副画素SPixに供給する(図21(F))。
次に、ゲートドライバ12は、タイミングt6において、m行目の走査線GCLの走査信号Vscan(m)を高レベルから低レベルに変化させる(図21(C))。これにより、表示動作に係る1水平ラインの副画素SPixは、画素信号線SGLから電気的に切り離される。
そして、タイミングt10において、1水平期間が終了するとともに、新たな1水平期間が開始する。
これ以降、上述した動作を繰り返すことにより、タッチ検出機能付き表示装置1では、線順次走査により、表示画面全体における表示動作が行われるとともに、以下に示すように駆動電極ブロックBずつ走査することにより、タッチ検出面全体におけるタッチ検出動作が行われる。
図22に示す(A)は、タッチ用駆動信号VcomACの波形を示している。図22に示す(B)は、表示用駆動電圧VcomDCの波形を示している。図22に示す(C)は、駆動電極選択信号VCOMSELの波形を示している。図22に示す(D)は、走査信号STの波形を示している。図22に示す(E)は、駆動信号Vcomの波形を示している。図22に示す(F)はタッチ検出信号Vdetの波形を示している。
駆動電極ドライバ14は、図22に示したように、タッチ検出走査部52が生成する走査信号ST(図22(D))に基づいて、対応する駆動電極ブロックBにタッチ用駆動信号VcomACを順次印加することにより(図22(E))、タッチ検出走査を行う。その際、駆動電極ドライバ14は、各駆動電極ブロックBに対して、所定の複数の水平期間にわたり、タッチ用駆動信号VcomACを印加する(図22(E))。タッチ検出部40は、各1水平期間1Hにおいて、このタッチ用駆動信号VcomACに基づくタッチ検出信号Vdetをサンプリングし、この所定の複数の水平期間のうちの最後の水平期間におけるサンプリングが終了した後に、信号処理部44が、これらの複数のサンプリング結果に基づいて、その駆動電極ブロックBに対応する領域に対するタッチの有無などを検出する。このように、複数のサンプリング結果に基づいてタッチ検出を行うようにしたので、サンプリング結果を統計的に解析することが可能となり、サンプリング結果のばらつきに起因するS/N比の劣化を抑えることができ、タッチ検出の精度を高めることができる。図21または図22に示す駆動信号VcomACの矩形波は1つで模式的に説明しているが図6に示すように複数回、振幅させてもよい。実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出動作(タッチ検出動作期間)と表示動作(表示期間)とに分けて、時分割的に駆動電極COMLに駆動信号Vcom(表示用駆動電圧VcomDC及び駆動信号VcomAC)を供給する。上述したように、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、1表示水平期間において、タッチ検出動作(タッチ検出動作期間)と表示動作(表示期間)とに分けて、時分割的に駆動電極COMLに駆動信号Vcom(表示用駆動電圧VcomDC及び駆動信号VcomAC)を供給するようにしてもよい。また、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、1表示水平期間において、複数のタッチ検出動作(タッチ検出動作期間)と複数の表示動作(表示期間)とに分けて、時分割的に駆動電極COMLに駆動信号Vcom(表示用駆動電圧VcomDC及び駆動信号VcomAC)を供給するようにしてもよい。実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出動作(タッチ検出動作期間)と表示動作(表示期間)とに分けて、1つの表示期間で複数の水平期間分の表示動作を処理してもよい。
[効果]
以上説明したように、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置では、表示用駆動電圧VcomDCを駆動電極COMLに供給する表示用配線LDC及びタッチ用駆動信号VcomACを駆動電極COMLに供給するタッチ用配線LACを額縁領域に引き回している。例えば、FFSなどの横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスでは、表示用配線LDCを色領域32R、32G、32Bに対応する画素寄りに配置した方が、表示機能層が安定して動作する傾向にある。このため、選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)は、タッチ用配線LAC、表示用配線LDCの間に配置されている。選択スイッチSWは、階層の異なるスルーホールにおいて接続導体Q1、Q2及びQ3を備えている。選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)は、駆動電極COML毎に複数のスイッチCOMSWを備え、スイッチ制御信号Ssw、Sxswに応じて、駆動電極COML毎に全て動作してタッチ用配線LACと駆動電極COMLとを接続し、タッチ用駆動信号VcomACを印加する。これにより、給電する接続導体Q1、Q2及びQ3の数を増やすことで、選択スイッチSW1における接続抵抗を低減することができる。
タッチ用配線LACは、スイッチSW1の所定の接続抵抗成分と、このタッチ用配線LACを介して駆動信号VcomACが供給される駆動電極ブロックBに属する駆動電極COMLに対する寄生容量とを有する。このため、COG19(駆動信号生成部)から離れた位置に配置された駆動電極ブロックBでは、駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性がある。これに対して、実施形態1に係る選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)は、スイッチCOMSWのCMOSスイッチCMOS1、CMOSスイッチCMOS2が駆動電極COML毎に複数備えられ、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの間に並列に接続されており、選択信号であるスイッチ制御信号に応じて、駆動電極COML毎に全て動作してタッチ用配線LACと駆動電極COMLとを接続し、タッチ用駆動信号VcomACを印加することができる。そして、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、スイッチSW1の接続抵抗を低減することができる。その結果、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ用配線LACの末端部付近に配置された駆動電極ブロックBで駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性を抑制することができる。
<1−2.実施形態2>
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23は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置の制御装置の一例を示す図である。図24は、実施形態2に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。図25は、実施形態2に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。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25及び図26は、第1ゲートドライバ12A側の構成を説明するが、第2ゲートドライバ12Bの構成も同様である。
図23に示すように、画素基板2は、透明絶縁基板(例えばガラス基板)のTFT基板21の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリックス状(行列状)に多数配置されてなる表示領域Adと、ソースドライバ(水平駆動回路)13と、ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bと、を備えている。ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bは、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bとして、表示領域Adを挟むように配置されている。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、走査方向の走査線GCLに交互に垂直走査パルスを印加して表示領域Adの各副画素SPixを行単位で選択する。第1ゲートドライバ12Aと、第2ゲートドライバ12Bとは、走査線GCLの長手方向の端部に配置され、1おきの走査線GCLに交互に垂直走査パルスを印加して表示領域Adの各画素を行単位で選択する。
このため、図24のように、第1ゲートドライバ12A側、または第2ゲートドライバ12B側では、表示領域Adを超えて額縁Gdを通過し、第1ゲートドライバ12A、または第2ゲートドライバ12Bに到達する走査線GCLの数が少なくなる。これにより、額縁Gdにおいて、奇数または偶数の走査線GCLが表示領域Adと第1ゲートドライバ12A、または第2ゲートドライバ12Bとの間を通る。その結果、選択スイッチSW1のCMOSスイッチCMOS1は、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差する走査線GCLの間(例えば走査線GCLm+1と走査線GCLm+3との間)にある領域に配置されている。例えば、第1ゲートドライバ12Aに接続される走査線GCL(例えば走査線GCLm+1と走査線GCLm+3)は、第1ゲートドライバ12A側のタッチ用配線LACと立体交差し、第2ゲートドライバ12B側のタッチ用配線LACと立体交差しない。そして、第2ゲートドライバ12Bに接続される走査線(例えば走査線GCLm+2と走査線GCLm+4)は、第2ゲートドライバ12B側のタッチ用配線LACと立体交差し、第1ゲートドライバ側のタッチ用配線LACと立体交差しない。このため、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差する走査線GCL同士の間隔は、表示領域Adにおける隣り合う走査線GCL同士の間隔より大きくなる。つまり、額縁Gdにおける走査線GCLの間隔は、表示領域Adにおける隣り合う走査線GCLの間隔よりも大きくなる。そして、額縁Gdにおいて走査線GCLの間隔が広がることから、選択スイッチSW1(CMOSスイッチCMOS1、CMOSスイッチCMOS2)の配置可能な面積が増える。例えば、接続導体Q1、Q2、Q3の数を増やすまたは、面積を増やすことにより、選択スイッチSW1における接続抵抗を低減することができる。
なお、選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の額縁領域Gdだけでなく第2ゲートドライバ12B側の額縁領域Gdにも配置されている。第2ゲートドライバ12B側の額縁領域Gdに配置された選択スイッチSW1は、第2ゲートドライバ12B側に配置されたタッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続または表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択できる。このような場合、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチと第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチのうち、同一の駆動電極COMLに接続される選択スイッチ同士は、それぞれ同種の配線(タッチ用配線LACまたは表示用配線LDC)を選択する。例えば、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1と同一の駆動電極COMLに接続される、第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1がタッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続を選択している場合、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続を選択する。第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1と同一の駆動電極COMLに接続される、第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1が表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択している場合、表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択する。
[効果]
実施形態1のように、副画素SPixの1ピッチに対応する走査線GCLの間に、選択スイッチSW1を配置した場合、高精度化に伴い、画素ピッチが狭くなると、選択スイッチSW1の接続抵抗が増加する可能性がある。これに対して、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1では、副画素SPixの1ピッチに対応する走査線GCLの間隔より大きな間隔に、選択スイッチSW1を配置できるので、高精度化して画素ピッチを狭くしても、スイッチSW1の接続抵抗を低く維持することができる。また、給電する接続導体Q1、Q2及びQ3の数を増やすことで、選択スイッチSW1における接続抵抗を低減することができる。
タッチ用配線LACは、スイッチSW1の所定の接続抵抗成分と、このタッチ用配線LACを介して駆動信号VcomACが供給される駆動電極ブロックBに属する駆動電極COMLに対する寄生容量とを有する。このため、COG19(駆動信号生成部)から離れた位置に配置された駆動電極ブロックBでは、駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性がある。これに対して、実施形態2に係る選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)は、スイッチCOMSWのCMOSスイッチCMOS1、CMOSスイッチCMOS2が駆動電極COML毎に複数備えられ、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの間に並列に接続されており、選択信号であるスイッチ制御信号に応じて、駆動電極COML毎に全て動作してタッチ用配線LACと駆動電極COMLとを接続し、タッチ用駆動信号VcomACを印加することができる。そして、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、スイッチSW1の接続抵抗が低減されており、配線LACの末端部付近に配置された駆動電極ブロックBで駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性を抑制する。
また、実施形態2に係るスイッチSW1は、走査線と平行な方向を小さく、走査線と直交する方向に大きくすることができる。これにより、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、額縁Gdのうち、スイッチSW1が占める走査線と平行な方向の幅、図7に示す幅Gdvを小さくすることができる。
<1−3.実施形態3>
次に、実施形態3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26は、実施形態3に係る駆動電極ドライバの駆動部を示すブロック図である。図27は、実施形態3に係る駆動電極ドライバの選択スイッチの配置例を示すブロック図である。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。図25及び図26は、第1ゲートドライバ12A側の駆動電極ドライバを説明するが、第2ゲートドライバ12Bの構成も同様である。
図23に示すように、実施形態3においても、画素基板2は、透明絶縁基板(例えばガラス基板)のTFT基板21の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリックス状(行列状)に多数配置されてなる表示領域Adと、ソースドライバ(水平駆動回路)13と、ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bと、を備えている。ゲートドライバ(垂直駆動回路)12A、12Bは、第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bとして、表示領域Adを挟むように配置されている。第1ゲートドライバ12A、第2ゲートドライバ12Bは、走査方向の前記走査線に交互に垂直走査パルスを印加して表示領域Adの各副画素SPixを行単位で選択する。
図26のように、第1ゲートドライバ12A側、または第2ゲートドライバ12B側では、表示領域Adを超えて額縁Gdを通過し、第1ゲートドライバ12A、または第2ゲートドライバ12Bに到達する走査線GCLの数が少なくなる。また、隣り合うスイッチCOMSWの間に複数の走査線GCLm+2、GCLm+4(複数の走査線GCLm+6、GCLm+8)が配置されている。これは、第1ゲートドライバ12A(第2ゲートドライバ12B)のゲートシフトレジスタ120SRの周期に一致する。ゲートシフトレジスタ120SRは、2つ走査線GCLを対として制御する。このため、選択スイッチSW1は、スイッチCOMSWが副画素SPixの4つ分のピッチとなり、繰り返しピッチは8つの副画素SPixと同じとなる。これにより、額縁Gdにおいて、奇数または偶数の走査線GCLが表示領域Adと第1ゲートドライバ12A、または第2ゲートドライバ12Bとの間を通る。その結果、CMOSスイッチCMOS2は、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差し、かつCMOSスイッチCMOS1と、CMOSスイッチCMOS2に隣接する、走査線GCL同士の間(例えば走査線GCLm+4と走査線GCLm+6との間)にある領域に配置されている。例えば、第1ゲートドライバ12Aに接続される走査線GCL(例えば走査線GCLm+2、走査線GCLm+4、走査線GCLm+6、走査線GCLm+8)は、第1ゲートドライバ12A側のタッチ用配線LACと立体交差し、第2ゲートドライバ側のタッチ用配線LACと立体交差しない。そして、第2ゲートドライバに接続される走査線(例えば走査線GCLm+1、走査線GCLm+3、走査線GCLm+5、走査線GCLm+7)は、第2ゲートドライバ側のタッチ用配線LACと立体交差し、第1ゲートドライバ側のタッチ用配線LACと立体交差しない。このため、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)と立体交差する走査線GCL同士の間隔は、表示領域Adにおける隣り合う走査線GCL同士の間隔より大きくなる。そして、額縁Gdにおいて走査線GCLの間隔が広がることから、選択スイッチSW1(CMOSスイッチCMOS2)の配置可能な面積が増える。例えば、接続導体Q1、Q2、Q3の数を増やすまたは、面積を増やすことにより、選択スイッチSW1における接続抵抗を低減することができる。
なお、選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の額縁領域Gdだけでなく第2ゲートドライバ12B側の額縁領域Gdにも配置されている。第2ゲートドライバ12B側の額縁領域Gdに配置された選択スイッチSW1は、第2ゲートドライバ12B側に配置されたタッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続または表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択できる。このような場合、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチと第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチのうち、同一の駆動電極COMLに接続される選択スイッチ同士は、それぞれ同種の配線(タッチ用配線LACまたは表示用配線LDC)を選択する。例えば、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1と同一の駆動電極COMLに接続される、第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1がタッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続を選択している場合、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの接続を選択する。第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1と同一の駆動電極COMLに接続される、第2ゲートドライバ12B側の選択スイッチSW1は、第1ゲートドライバ12A側の選択スイッチSW1が表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択している場合、表示用配線LDCと駆動電極COMLとの接続を選択する。
[効果]
実施形態1のように、副画素の1ピッチに対応する走査線GCLの間に、選択スイッチSW1を配置した場合、高精度化に伴い、画素ピッチが狭くなると、選択スイッチSW1の接続抵抗が増加する可能性がある。これに対して、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1では、副画素SPixの1ピッチに対応する走査線GCLの間隔より大きな間隔に、選択スイッチSW1を配置できるので、高精度化して画素ピッチを狭くしても、スイッチSW1の接続抵抗は低く維持することができる。また、給電する接続導体Q1、Q2及びQ3の数を増やすことで、選択スイッチSW1における接続抵抗を低減することができる。
タッチ用配線LACは、スイッチSW1の所定の接続抵抗成分と、タッチ用配線LACを介して駆動信号VcomACが供給される駆動電極ブロックBに属する駆動電極COMLに対する寄生容量とを有する。このため、COG19(駆動信号生成部)から離れた位置に配置された駆動電極ブロックBでは、駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性がある。これに対して、実施形態3に係る選択スイッチSW1(SW2、SW3、SW4)は、スイッチCOMSWのCMOSスイッチCMOS1、CMOSスイッチCMOS2が駆動電極COML毎に複数備えられ、タッチ用配線LACと駆動電極COMLとの間に並列に接続されており、選択信号であるスイッチ制御信号に応じて、駆動電極COML毎に全て動作してタッチ用配線LACと駆動電極COMLとを接続し、タッチ用駆動信号VcomACを印加することができる。そして、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、スイッチSW1の接続抵抗が低減されており、配線LACの末端部付近に配置された駆動電極ブロックBで駆動信号VcomACのパルスの遷移時間が長くなる可能性を抑制する。
また、実施形態3に係るスイッチSW1は、走査線と平行な方向を小さく、走査線と直交する方向に大きくすることができる。これにより、実施形態3に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、額縁Gdのうち、スイッチSW1が占める走査線と平行な方向の幅、図7に示す幅Gdvを小さくすることができる。
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。
また、上記の各実施形態及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、FFS、IPS等の各種モードの液晶を用いた液晶表示デバイス20とタッチ検出デバイス30とを一体化してタッチ検出機能付き表示デバイス10とすることができる。図28は、変形例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。これに代えて、図28に示す変形例に係るタッチ検出機能付き表示デバイス10は、TN(Twisted Nematic:ツイステッドネマティック)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折)等の各種モードの液晶とタッチ検出デバイスとを一体化してもよい。
図28に示すように、対向基板3に駆動電極COMLがある場合、タッチ用配線LAC、表示用配線LDCは、対向基板3に備えられるようにしてもよい。この構造により、駆動電極COMLと、タッチ用配線LAC(表示用配線LDC)との距離が短くなる。そして、TFT基板21に備えられた走査線GCLは、上述した実施形態1、2、及び3と同様に、タッチ用配線LAC、表示用配線LDCと、立体交差している。その結果、タッチ用配線LACは、TFT基板21に対して垂直な方向において表示領域Adの外側に位置する額縁領域Gdに配設されている。
また、上記各実施形態では、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としたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば液晶表示デバイス20と静電容量型のタッチ検出デバイス30を装着したオンセルタイプであってもよい。オンセルタイプの場合、図8に示す画素基板2の駆動電極COMLを第1の駆動電極COMLとし、これに加えて、対向基板3における、ガラス基板31の表面にも第2の駆動電極COMLを備えており、第1の駆動電極COMLと第2の駆動電極COMLとが電気的に接続されている。この場合でも、上述したような構成にすることにより、外部ノイズや、液晶表示デバイスから伝わるノイズ(上記各実施形態における内部ノイズに対応するもの)の影響を抑えつつタッチ検出を行うことができる。
<2.適用例>
次に、図29〜図41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29〜図41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。
(適用例1)
図29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。
(適用例2)
図30及び図31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。
(適用例3)
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。
(適用例4)
図33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。
(適用例5)
図34〜図40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。
(適用例6)
図41に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体561の表面に表示部562を有している。この表示部562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である。
<3.本開示の構成>
また、本開示は、以下の構成をとることもできる。
(1)基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、
前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
前記表示領域に画像を表示する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、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設され、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するタッチ用配線と、
前記制御装置の選択信号により、前記タッチ用配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の選択スイッチと、を備え、
前記選択スイッチは、前記駆動電極毎に複数備えられ、前記タッチ用配線と前記駆動電極との間に並列に接続されており、前記選択信号に応じて、前記駆動電極毎に全て動作して前記タッチ用配線と前記駆動電極とを接続し、前記タッチ用駆動信号を印加する、タッチ検出機能付き表示装置。
(2)前記制御装置は、垂直駆動回路を備え、
前記垂直駆動回路は、行単位の画素を選択する複数の走査線と接続され、
前記選択スイッチは、前記タッチ用配線と立体交差する複数の走査線であって、隣り合う当該走査線の間にある領域に配置されている、前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(3)前記垂直駆動回路は、第1垂直駆動回路及び第2垂直駆動回路を備え、
前記第1垂直駆動回路と、前記第2垂直駆動回路とは、画素を選択する複数の走査線の長手方向の端部に配置され、1つおきの前記走査線に交互に垂直走査パルスを印加して前記表示領域の各画素を行単位で選択し、
前記タッチ用配線と立体交差する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線の間隔より大きい、前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(4)前記垂直駆動回路は、第1垂直駆動回路及び第2垂直駆動回路を備え、
前記第1垂直駆動回路と、前記第2垂直駆動回路とは、前記画素電極がある画素を選択する複数の走査線の延在方向に前記走査線を挟んで配置され、走査方向の前記走査線に交互に垂直走査パルスを印加して前記表示領域の各画素を行単位で選択し、
隣り合う前記選択スイッチの間に複数の前記走査線が配置され、
前記タッチ用配線と立体交差し、かつ前記選択スイッチに隣接する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線の間隔より大きい、前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(5)前記タッチ用配線は、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と、前記第2垂直駆動回路側の前記タッチ用配線と、を備え、
前記第1垂直駆動回路に接続される走査線は、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差し、前記第2垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差せず、
前記第2垂直駆動回路に接続される走査線は、前記第2垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差し、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差しない、前記(3)又は前記(4)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(6)前記タッチ用配線と立体交差する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線同士の間隔である、前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(7)前記表示用駆動電圧を供給する表示用配線をさらに備え、前記表示用配線が前記タッチ用配線よりも表示領域側に配置されている、前記(1)から前記(6)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(8)前記選択スイッチは、前記駆動電極と前記表示用配線との接続及び前記駆動電極と前記タッチ用配線との接続のいずれかを時分割で選択する、前記(7)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、前記(1)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である、電子機器。
1 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
14 駆動電極ドライバ
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 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
51 走査制御部
52 タッチ検出走査部
53 駆動部
54 論理積回路
61 高レベル電圧生成部
62 低レベル電圧生成部
63、64、66 バッファ
65 スイッチング回路
65E、66E 出力端子
VcomAC 駆動信号
VcomDC 表示用駆動電圧
COML 駆動電極
TDL タッチ検出電極
Vcom 駆動信号
Vdet タッチ検出信号

Claims (9)

  1. 基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、
    前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
    前記表示領域に画像を表示する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、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
    前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
    前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
    前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設され、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するタッチ用配線と、
    前記制御装置の選択信号により、前記タッチ用配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の選択スイッチと、を備え、
    前記選択スイッチは、前記駆動電極毎に複数備えられ、前記タッチ用配線と前記駆動電極との間に並列に接続されており、前記選択信号に応じて、前記駆動電極毎に全て動作して前記タッチ用配線と前記駆動電極とを接続し、前記タッチ用駆動信号を印加する、タッチ検出機能付き表示装置。
  2. 前記制御装置は、垂直駆動回路を備え、
    前記垂直駆動回路は、行単位の画素を選択する複数の走査線と接続され、
    前記選択スイッチは、前記タッチ用配線と立体交差する複数の走査線であって、隣り合う当該走査線の間にある領域に配置されている、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  3. 前記垂直駆動回路は、第1垂直駆動回路及び第2垂直駆動回路を備え、
    前記第1垂直駆動回路と、前記第2垂直駆動回路とは、画素を選択する複数の走査線の長手方向の端部に配置され、1つおきの前記走査線に交互に垂直走査パルスを印加して前記表示領域の各画素を行単位で選択し、
    前記タッチ用配線と立体交差する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線の間隔より大きい、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  4. 前記垂直駆動回路は、第1垂直駆動回路及び第2垂直駆動回路を備え、
    前記第1垂直駆動回路と、前記第2垂直駆動回路とは、前記画素電極がある画素を選択する複数の走査線の延在方向に前記走査線を挟んで配置され、走査方向の前記走査線に交互に垂直走査パルスを印加して前記表示領域の各画素を行単位で選択し、
    隣り合う前記選択スイッチの間に複数の前記走査線が配置され、
    前記タッチ用配線と立体交差し、かつ前記選択スイッチに隣接する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線の間隔より大きい、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  5. 前記タッチ用配線は、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と、前記第2垂直駆動回路側の前記タッチ用配線と、を備え、
    前記第1垂直駆動回路に接続される走査線は、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差し、前記第2垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差せず、
    前記第2垂直駆動回路に接続される走査線は、前記第2垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差し、前記第1垂直駆動回路側のタッチ用配線と立体交差しない、請求項3又は4に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  6. 前記タッチ用配線と立体交差する走査線同士の間隔は、前記表示領域における隣り合う走査線同士の間隔である、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  7. 前記表示用駆動電圧を供給する表示用配線をさらに備え、前記表示用配線が前記タッチ用配線よりも表示領域側に配置されている、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。
  8. 前記選択スイッチは、前記駆動電極と前記表示用配線との接続及び前記駆動電極と前記タッチ用配線との接続のいずれかを時分割で選択する、請求項7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、
    基板上に複数の画素電極がマトリックス状に配置された表示領域と、
    前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
    前記表示領域に画像を表示する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、前記画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加して前記表示機能層の画像表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う制御装置と、
    前記駆動電極と対向して、前記駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
    前記タッチ検出電極からの検出信号に基づき、近接する物体の位置を検出するタッチ検出部と、
    前記表示領域の外側に位置する額縁領域に配設され、タッチ用駆動信号を前記駆動電極に供給するタッチ用配線と、
    前記制御装置の選択信号により、前記タッチ用配線と接続する前記駆動電極を選択する、複数の選択スイッチと、を備え、
    前記選択スイッチは、前記駆動電極毎に複数備えられ、前記タッチ用配線と前記駆動電極との間に並列に接続されており、前記選択信号に応じて、前記駆動電極毎に全て動作して前記タッチ用配線と前記駆動電極とを接続し、前記タッチ用駆動信号を印加する、電子機器。
JP2014001530A 2013-01-10 2014-01-08 タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 Pending JP2014149816A (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014001530A JP2014149816A (ja) 2013-01-10 2014-01-08 タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
CN201410010551.6A CN103927047B (zh) 2013-01-10 2014-01-09 带触摸检测功能的显示装置以及电子设备
KR1020140002748A KR101599122B1 (ko) 2013-01-10 2014-01-09 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기
US14/152,052 US9836168B2 (en) 2013-01-10 2014-01-10 Display device with touch detection function and electronic apparatus
TW103101038A TWI517004B (zh) 2013-01-10 2014-01-10 A display device and an electronic device with a touch detection function
US15/806,875 US10235001B2 (en) 2013-01-10 2017-11-08 Display device with touch detection function and electronic apparatus
US16/255,355 US10606428B2 (en) 2013-01-10 2019-01-23 Display device with touch detection function and electronic apparatus
US16/815,392 US11093062B2 (en) 2013-01-10 2020-03-11 Display device and detection device
US17/402,855 US11604526B2 (en) 2013-01-10 2021-08-16 Driving circuit

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013003005 2013-01-10
JP2013003005 2013-01-10
JP2014001530A JP2014149816A (ja) 2013-01-10 2014-01-08 タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014149816A true JP2014149816A (ja) 2014-08-21

Family

ID=51060605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014001530A Pending JP2014149816A (ja) 2013-01-10 2014-01-08 タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器

Country Status (5)

Country Link
US (5) US9836168B2 (ja)
JP (1) JP2014149816A (ja)
KR (1) KR101599122B1 (ja)
CN (1) CN103927047B (ja)
TW (1) TWI517004B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016129002A (ja) * 2015-01-09 2016-07-14 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
CN106409250A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 乐金显示有限公司 显示装置
JP2017537407A (ja) * 2014-12-09 2017-12-14 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 タッチ機能を備えた組み込みスクリーンと端末及びタッチ検出方法
US10126584B2 (en) 2015-07-22 2018-11-13 Japan Display Inc. Liquid crystal display device
US10209837B2 (en) 2015-05-29 2019-02-19 Japan Display Inc. Display device

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018440B2 (en) 2005-12-30 2011-09-13 Microsoft Corporation Unintentional touch rejection
US9411504B2 (en) 2010-01-28 2016-08-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Copy and staple gestures
US8261213B2 (en) 2010-01-28 2012-09-04 Microsoft Corporation Brush, carbon-copy, and fill gestures
US9519356B2 (en) 2010-02-04 2016-12-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Link gestures
US9367205B2 (en) 2010-02-19 2016-06-14 Microsoft Technolgoy Licensing, Llc Radial menus with bezel gestures
US9965165B2 (en) 2010-02-19 2018-05-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-finger gestures
US9454304B2 (en) 2010-02-25 2016-09-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-screen dual tap gesture
US9582122B2 (en) 2012-11-12 2017-02-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Touch-sensitive bezel techniques
JP2014160458A (ja) 2013-01-25 2014-09-04 Japan Display Inc タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
US10133419B2 (en) * 2013-08-07 2018-11-20 Synaptics Incorporated Flexible processing module for different integrated touch and display configurations
US9477337B2 (en) * 2014-03-14 2016-10-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Conductive trace routing for display and bezel sensors
JP2015176512A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 シナプティクス・ディスプレイ・デバイス合同会社 半導体装置
TWI541709B (zh) * 2014-08-04 2016-07-11 平面自發光型觸控開關
CN104360781B (zh) * 2014-11-12 2017-10-03 京东方科技集团股份有限公司 触控电极的驱动单元、驱动电路、触控面板及驱动方法
CN104503618B (zh) * 2014-12-29 2017-10-27 厦门天马微电子有限公司 一种液晶显示装置、触控扫描装置及其驱动方法
CN104795041B (zh) * 2015-05-08 2018-01-23 厦门天马微电子有限公司 一种阵列基板的驱动方法、阵列基板、显示面板和显示装置
CN104793804B (zh) * 2015-05-12 2017-12-15 京东方科技集团股份有限公司 触控基板、显示设备及其制造方法和驱动方法
US10684500B2 (en) 2015-05-27 2020-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Touch panel
KR102362112B1 (ko) * 2015-09-30 2022-02-10 엘지디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 이용한 표시장치
CN105572936A (zh) * 2015-12-22 2016-05-11 武汉华星光电技术有限公司 窄边框In Cell型触控显示面板结构
JP6562862B2 (ja) * 2016-03-29 2019-08-21 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置
JP6704802B2 (ja) * 2016-06-10 2020-06-03 株式会社ジャパンディスプレイ 入力検出装置および電子装置
JP2017228162A (ja) * 2016-06-23 2017-12-28 株式会社ジャパンディスプレイ アレイ基板、表示装置及びセンサ電極の検査方法
JP2018032170A (ja) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN206193734U (zh) * 2016-11-24 2017-05-24 中华映管股份有限公司 触控感测装置
CN110928018B (zh) * 2016-12-20 2021-05-11 武汉华星光电技术有限公司 一种液晶显示面板及显示装置
TWI613640B (zh) * 2017-02-24 2018-02-01 友達光電股份有限公司 觸控顯示裝置
CN107045412B (zh) * 2017-05-04 2020-05-22 厦门天马微电子有限公司 电容式触控结构、触控显示面板、显示装置及扫描方法
JP2020118999A (ja) * 2017-05-16 2020-08-06 アルプスアルパイン株式会社 静電容量式センサ装置、及び静電容量式センサ装置の制御方法
CN107561760A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 惠科股份有限公司 内嵌式触控显示装置
CN109558036A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 华为终端(东莞)有限公司 一种阵列基板及显示面板
JP2019086575A (ja) * 2017-11-02 2019-06-06 シャープ株式会社 表示装置
KR102476468B1 (ko) * 2017-12-13 2022-12-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린을 구비하는 표시장치
JP6980567B2 (ja) * 2018-03-07 2021-12-15 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置
KR102522290B1 (ko) * 2018-04-05 2023-04-19 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10909926B2 (en) 2018-05-08 2021-02-02 Apple Inc. Pixel circuitry and operation for memory-containing electronic display
US10867548B2 (en) * 2018-05-08 2020-12-15 Apple Inc. Systems and methods for memory circuitry in an electronic display
US11049448B2 (en) 2018-05-08 2021-06-29 Apple Inc. Memory-in-pixel architecture
CN108415624B (zh) * 2018-05-31 2020-07-28 京东方科技集团股份有限公司 触控电路、触控检测方法、显示面板及显示装置
CN109388284B (zh) * 2018-09-17 2024-01-02 深圳市德明利技术股份有限公司 一种触控装置、移动终端及信号处理方法
US10990219B2 (en) * 2018-12-05 2021-04-27 Novatek Microelectronics Corp. Integrated circuit and touch display apparatus to shorten a settle time of a common electrode of a touch display panel
CN110389684B (zh) * 2019-06-28 2021-07-16 联想(北京)有限公司 一种触控识别方法、触控设备及显示设备
CN111221437B (zh) * 2020-01-03 2023-05-26 武汉天马微电子有限公司 显示装置及其驱动方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5224242B2 (ja) * 2008-04-09 2013-07-03 Nltテクノロジー株式会社 表示装置、液晶表示装置、電子機器、及び表示装置用製造方法
JP5140018B2 (ja) * 2009-02-24 2013-02-06 株式会社ジャパンディスプレイイースト 入力機能付き液晶表示装置
TWI386742B (zh) * 2009-04-14 2013-02-21 Au Optronics Corp 液晶顯示器及其液晶顯示面板的驅動方法
KR101735386B1 (ko) * 2010-06-25 2017-05-30 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서가 내장된 액정 표시 장치 및 그 구동 방법과 그 제조 방법
US8791916B2 (en) * 2011-04-13 2014-07-29 Japan Display West, Inc. Display panel with touch detection function, method of driving the same, driving circuit, and electronic unit
JP5710449B2 (ja) * 2011-04-13 2015-04-30 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置、駆動回路、駆動方法、および電子機器
JP5788766B2 (ja) 2011-11-04 2015-10-07 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出機能付き表示パネルおよびその駆動方法、駆動回路、ならびに電子機器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017537407A (ja) * 2014-12-09 2017-12-14 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 タッチ機能を備えた組み込みスクリーンと端末及びタッチ検出方法
JP2016129002A (ja) * 2015-01-09 2016-07-14 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
US10209837B2 (en) 2015-05-29 2019-02-19 Japan Display Inc. Display device
US10126584B2 (en) 2015-07-22 2018-11-13 Japan Display Inc. Liquid crystal display device
CN106409250A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 乐金显示有限公司 显示装置
CN106409250B (zh) * 2015-07-29 2019-03-08 乐金显示有限公司 显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20200210000A1 (en) 2020-07-02
CN103927047B (zh) 2017-04-12
US11093062B2 (en) 2021-08-17
TW201439852A (zh) 2014-10-16
US9836168B2 (en) 2017-12-05
US20190155421A1 (en) 2019-05-23
TWI517004B (zh) 2016-01-11
US10606428B2 (en) 2020-03-31
US10235001B2 (en) 2019-03-19
US20210373697A1 (en) 2021-12-02
CN103927047A (zh) 2014-07-16
KR20140090957A (ko) 2014-07-18
KR101599122B1 (ko) 2016-03-02
US20180067585A1 (en) 2018-03-08
US20140192019A1 (en) 2014-07-10
US11604526B2 (en) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11604526B2 (en) Driving circuit
US10795497B2 (en) Detection device driven with two different modes
KR101595642B1 (ko) 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기
JP6097676B2 (ja) タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
JP6162585B2 (ja) タッチ検出機能付き表示装置
JP5990134B2 (ja) タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
US10339884B2 (en) Display device, method of driving display device, and electronic apparatus
JP2012221422A (ja) タッチ検出機能付き表示パネル、駆動回路、および電子機器
JP2015043200A (ja) タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器
JP6268313B2 (ja) 表示装置
JP5687757B2 (ja) タッチ検出機能付き表示装置、駆動方法、および電子機器
JP2017010216A (ja) 表示装置