JP2014174760A - 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

【課題】部品点数の増加を抑制するとともに、コストダウンを図りながら、ボタンタッチ入力を検出することが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1は、TFT基板21と平行な面上且つタッチ部30a内に行列配置された複数の画素電極と、画像表示機能を発揮する表示機能層と、TFT基板の表面に対する垂直方向において画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、垂直方向において第1の駆動電極と対向し、かつ第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極TDLと、を備え、複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、タッチ部から、ボタン部30bまで、延在しており、ボタン部において、少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備える。
【選択図】図8

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、スマートフォン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。
ところで、スマートフォン、タブレット等では、表示領域上の2D(2次元)のタッチ入力にタッチパネルが設けられるほか、表示領域外に、0D(0次元、オン・オフ)の入力を行うボタンが設けられる場合がある。例えば、スマートフォン等では、1つ前の画面を表示する「戻るボタン」、ホーム画面を表示する「ホームボタン」、メニュー画面を表示する「メニューボタン」等が設けられる場合がある。このようなボタンは、0Dボタンと呼ばれることがある。0Dボタンは、タッチパネルとは別体に、FPC(フレキシブルプリント基板)等の上にボタン部材を配置することで、実現されている。
関連する技術として、下記の特許文献1、2には、液晶表示装置の表示領域外の額縁に検出素子を配置して入力を可能とする技術が記載されている。
特開2007−179520号公報 特開2009−244958号公報
しかし、特許文献1、2に記載の技術では、額縁の検出素子に対する検出回路がタッチパネルとは別に必要であり、装置が複雑になり、部品点数が多くなり、コストがかかるという問題がある。
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、部品点数の増加を抑制するとともに、コストダウンを図りながら、ボタンタッチ入力を検出することが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、第1の基板と、前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、前記第1の領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、を備え、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第1の領域から、前記第1の領域に隣接する第2の領域まで、延在しており、前記第2の領域において、前記少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備えるものである。
本開示のタッチ検出機能付き表示装置は、第1の基板と、前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、画像表示機能を発揮する表示機能層と、前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、を備え、前記駆動信号供給回路は、前記複数の第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給するものである。
本開示のタッチ検出機能付き表示装置は、第1の基板と、前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、画像表示機能を発揮する表示機能層と、前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、前記第1の領域に隣接する第2の領域において、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極と、前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板と、を備え、前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されているものである。
本開示のタッチ検出機能付き表示装置は、第1の基板と、前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、画像表示機能を発揮する表示機能層と、前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、前記第1及び第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板と、を備え、前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されているものである。
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、部品点数の増加を抑制するとともに、コストダウンを図りながら、ボタンタッチ入力を検出することができる。
図1は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用したスマートフォンの外観を示す図である。 図2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3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4は、図3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5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6は、図5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、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8は、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9は、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10は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の例を示す図である。 図11は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の例を示す図である。 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概略断面構造を表す断面図である。 図13は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配列を表す回路図である。 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15は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を表すタイミング波形図である。 図16は、実施形態2に係る端子部を示す図である。 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の一例を示す図である。 図18は、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。 図19は、実施形態3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20は、実施形態4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21は、実施形態5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22は、実施形態5に係るタッチ検出機能付き表示装置のバックライトの他の例を示す平面図である。 図23は、実施形態6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24は、図23のタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。 図25は、実施形態1〜5に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。 図26は、実施形態1〜5に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。 図27は、実施形態6に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。 図28は、実施形態6に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。 図29は、実施形態6の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30は、実施形態7に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。 図31は、図30のタッチ検出電極及び駆動電極の拡大平面図である。 図32は、実施形態8に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。 図33は、図32のタッチ検出機能付き表示デバイスの断面図である。 図34は、実施形態9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35は、実施形態9の変形例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。 図42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43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44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45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46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47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
1−4.実施形態4
1−5.実施形態5
1−6.実施形態6
1−7.実施形態7
1−8.実施形態8
1−9.実施形態9
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]
図1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したスマートフォンの外観を示す図である。なお、ここでは本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置をスマートフォンに適用した例を示したが、後述するように、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置は、テレビジョン、デジタルカメラ等の各種の電子機器に適用できる。
図1に示すように、スマートフォン100は、タッチ兼表示領域101aを有する。タッチ兼表示領域101aは、後述する本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により実現される。タッチ兼表示領域101aは、画像、文字等を表示するとともに、2D(2次元)のタッチ検出を行うことができる。また、スマートフォン100は、タッチ兼表示領域101aの外部、例えば額縁に、0D(0次元、オン・オフ)のタッチ検出を行うことができる0Dボタン(以下、単にボタンとも言うことがある。)101b〜101dを有する。ボタン101bは、1つ前の画面を表示する「戻るボタン」、ボタン101cは、ホーム画面を表示する「ホームボタン」、ボタン101dは、メニュー画面を表示する「メニューボタン」である。ボタン101b〜101dも、後述する本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置により実現される。
なお、ここでは2Dのタッチ検出とは、タッチ位置の座標を判別することを意味し、0Dのタッチ検出とは、タッチの有無のみの判別を意味している。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置が3個のボタン101b〜101dを有する場合について説明するが、ボタンの数は、1又は2個でも良いし、4個以上でも良い。
(全体構成例)
図2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、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。
タッチ検出デバイス30は、2Dのタッチ検出を行うタッチ部30aと、0Dのタッチ検出を行うボタン部30bと、を有する。タッチ部30aは、平面視して(タッチ検出機能付き表示デバイス10の主面に垂直な方向から視て)、液晶表示デバイス20の表示領域に重畳されている。ボタン部30bは、平面視して、液晶表示デバイス20の表示領域外、例えば額縁に配置されている。
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に画像信号Vpixを供給する回路である。
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VCOMに駆動信号Vcomを供給する回路である。
(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。本発明においては、相互容量方式にてタッチ検出を行う。
図2〜図7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3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4は、図3に示す指が接触又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5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6は、図5に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。
例えば、図3及び図5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4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2に示すアナログLPF(Low Pass Filter)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、後述するタッチ駆動信号Vcomtに相当するものである。
指が接触(又は近接)していない状態(非接触状態)では、図3及び図4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7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(実線の波形V)に変換する。
一方、指が接触(又は近接)した状態(接触状態)では、図5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と接している又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6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7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、指などの外部からの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|を精度良く検出するため、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2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(後述するタッチ駆動信号Vcomt)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4又は図6に示す電圧検出器DETを介して、検出ブロックごとにタッチ検出信号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。タッチ検出電極TDLは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)で形成されている。
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(上述した接触状態)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はアナログLPF(Low Pass Filter)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。
アナログLPF部42は、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を入力とし、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である。アナログLPF部42の入力端子のそれぞれと接地との間には、直流電位(0V)を与えるための抵抗Rが接続されている。なお、この抵抗Rに代えて、例えばスイッチを設け、所定の時間にこのスイッチをオン状態にすることにより直流電位(0V)を与えるようにしてもよい。
A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomtに同期したタイミングで、アナログLPF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、タッチ駆動信号Vcomt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、指による差分の電圧のみ取り出す処理を行う。この指による差分の電圧は、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、検出した指による差分の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧以上であれば、外部から近接する外部近接物体の接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。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8及び図9は、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に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、モジュールへ実装するにあたり、ガラス基板のTFT基板21上に上述した駆動電極ドライバ14を形成してもよい。
図8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デバイス10と、駆動電極ドライバ14と、COG(Chip On Glass)19Aとを有している。このタッチ検出機能付き表示デバイス10は、後述するTFT基板の表面に対する垂直方向において、駆動電極VCOMと、駆動電極VCOMと立体交差するように形成されたタッチ検出電極TDLとを模式的に示している。この例では駆動電極VCOM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おり、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の長辺方向に形成されている。タッチ検出電極TDLの出力は、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(FPC:Flexible Printed Circuits)などにより構成された端子部Tを介して、このモジュールの外部に実装されたタッチ検出部40と接続されている。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。COG19Aは、TFT基板21に実装されたチップであり、図2に示した制御部11、ゲートドライバ12、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デバイス10は、タッチ部30aと、ボタン部30bと、を有している。ボタン部30bには、短辺方向に形成された駆動電極VCOMが、タッチ部30aと同様に形成されている。また、ボタン部30bには、複数のタッチ検出電極TDLのうち、3本のタッチ検出電極TDLa〜TDLcが延在している。タッチ検出電極TDLa〜TDLcは、ボタン101b〜101d(図1参照)にそれぞれ対応する。つまり、タッチ検出電極TDLaは、ボタン101bに対応して「戻るボタン」タッチ入力を検出し、タッチ検出電極TDLbは、ボタン101cに対応して「ホームボタン」タッチ入力を検出し、タッチ検出電極TDLcは、ボタン101dに対応して「メニューボタン」タッチ入力を検出する。
なお、ここでは、3本のタッチ検出電極TDLa〜TDLcが、ボタン101b〜101dに対応して、ボタン部30bに延在している。つまり、1つのボタンに対して1本のタッチ検出電極がボタン部30bに延在している。しかし、1つのボタンに対して2本以上のタッチ検出電極がボタン部30bに延在しても良い。これにより、ボタンタッチ入力の検出範囲を拡大することができ、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。
また、図9に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、COGに駆動電極ドライバ14を内蔵してもよい。図9に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、モジュールはCOG19Bを有している。図9に示すCOG19Bは、上述した表示動作に必要な各回路に加え、駆動電極ドライバ14をさらに内蔵したものである。タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出動作の際に、駆動電極VCOMに駆動信号Vcomを順次印加することにより、1検出ラインずつ線順次走査が行われる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出走査を、タッチ検出機能付き表示デバイス10の長辺方向と平行に行う。
このように、図8及び図9に示すタッチ検出機能付き表示装置1は、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、タッチ検出電極TDLの本数を少なくすることができ、端子部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。図9に示すタッチ検出機能付き表示装置1は、COG19Bに駆動電極ドライバ14を内蔵しているので、額縁を狭くすることができる。
なお、図8及び図9では、タッチ検出走査方向をタッチ部30aからボタン部30bに向かう方向としている。つまり、タッチ部30aの検出を先に、ボタン部30bの検出を後にしている。しかし、タッチ検出走査方向をボタン部30bからタッチ部30aに向かう方向としても良い。つまり、ボタン部30bの検出を先に、タッチ部30aの検出を後にしても良い。
図10及び図11は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の例を示す図である。先に説明した図8及び図9に示すモジュールでは、ボタン部30bは、フレキシブルプリント基板(FPC)などにより構成された端子部Tの対辺側に配置されている。しかし、図10及び図11に示すモジュールのように、ボタン部30bは、端子部Tの側に配置されても良い。このとき、全てのタッチ検出電極TDLと端子部Tとを接続する必要があるので、全てのタッチ検出電極TDLがボタン部30bを通過することになる。この場合、タッチ検出部40が、後述するボタンタッチ検出タイミングにおいて、ボタン101b〜101dに対応するタッチ検出電極TDLだけを検出するようにすれば良い。
(タッチ検出機能付き表示デバイス10)
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概略断面構造を表す断面図である。図13は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの画素配列を表す回路図である。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。
画素基板2のタッチ部30aに対応する部分は、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とを有する。TFT基板21には、図13に示す各画素Pixの薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)素子Tr、各画素電極22に画像信号Vpixを供給する画素信号線SGL、各TFT素子Trを駆動する走査信号線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Pixに画像を表示するための画像信号を供給する。図13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画素Pixを有している。画素Pixは、TFT素子Tr及び液晶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のソース又はドレインの一方は画素信号線SGLに接続され、ゲートは走査信号線GCLに接続され、ソース又はドレインの他方は液晶LCの一端に接続されている。液晶LCは、一端がTFT素子Trのソース又はドレインの他方に接続され、他端が駆動電極VCOMに接続されている。
画素Pixは、走査信号線GCLにより、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の画素Pixと互いに接続されている。走査信号線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、画素Pix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画素Pix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より画像信号Vpixが供給される。さらに、画素Pixは、駆動電極VCOMにより、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の画素Pixと互いに接続されている。駆動電極VCOMは、駆動電極ドライバ14と接続され、駆動電極ドライバ14より駆動信号Vcom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画素Pixが一本の駆動電極VCOMを共有するようになっている。
図2に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図13に示す走査信号線GCLを介して、画素Pix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画素Pix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2に示すソースドライバ13は、画像信号Vpixを、図13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画素Pixにそれぞれ供給する。そして、これらの画素Pixでは、供給される画像信号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2に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomを印加し、図12及び図13に示す、所定の本数の駆動電極VCOMからなるブロックごとに駆動電極VCOM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が走査信号線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、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画素Pixに対して、ソースドライバ13が画像信号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VCOMを含むブロックに対して駆動信号Vcomを印加するようになっている。
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、ガラス基板31とは反対側にあるカラーフィルタ32の表面上に形成された複数の駆動電極VCOM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。
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を周期的に配列して、上述した図13に示す各画素PixにR、G、Bの3色が1組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。
なお、カラーフィルタは、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。一般に、カラーフィルタは、緑(G)の色領域の輝度が、赤(R)の色領域及び青(B)の色領域の輝度よりも高い。カラーフィルタは、無くてもよく、この場合白色となる。あるいは、カラーフィルタに光透過性の樹脂を用いて白色としてもよい。
本実施形態に係る駆動電極VCOMは、液晶表示デバイス20の共通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。本実施形態では、一つの駆動電極VCOMが一つの画素電極22(一行を構成する画素電極22)に対応するように配置されている。実施形態1に係る駆動電極VCOMは、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、上述した走査信号線GCLが延在する方向と平行な方向に延在している。駆動電極VCOMは、図示しない導電性を有するコンタクト導電柱を介して、駆動電極ドライバ14から駆動電極VCOMに駆動信号Vcomが印加されるようになっている。
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、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が用いられる。
なお、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、また、画素基板2の下面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
また、画素基板2及び対向基板3のボタン部30bに対応する部分は、ボタンタッチ入力の検出だけを行い画像表示を行わないので、図12に示すように、ボタンタッチ入力の検出に使用される駆動電極VCOM及びタッチ検出電極TDLが形成されており、画像表示に使用されるTFT素子Tr、画素信号線SGL、走査信号線GCL等は形成されていない。なお、ボタン部30bのカラーフィルタ32は、黒色としても良いし、無くても良い。
図14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。タッチ検出デバイス30は、対向基板3に設けられた、駆動電極VCOM及びタッチ検出電極TDLにより構成されている。駆動電極VCOMは、図の左右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Vcomが順次供給され、後述するように時分割的に線順次走査駆動が行われるようになっている。タッチ検出電極TDLは、駆動電極VCOM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の表面と垂直な方向において、駆動電極VCOM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のアナログLPF部42の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極VCOM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。
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が駆動電極ブロックとして時分割的に線順次走査するように駆動することにより、駆動電極VCOMの1検出ブロックが順次選択され、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力することにより、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。つまり、駆動電極ブロックは、上述したタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、タッチ検出電極TDLは、タッチ検出電極E2に対応するものであり、タッチ検出デバイス30はこの基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。図14に示すように、タッチ部30aでは、互いに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。
また、図14に示すように、ボタン部30bでは、1本の駆動電極VCOMと、3本のタッチ検出電極TDLa〜TDLcと、が交差しており、3個のボタン101b〜101dに対応する3個の静電容量式タッチセンサを構成している。よって、タッチ検出電極TDLa〜TDLcを走査することにより、3個のボタン101b〜101dへの外部近接物体の接触又は近接が生じた位置の検出も可能となっている。
ここで、TFT基板21は、本開示における「第1の基板」の一具体例に対応する。対向基板31は、本開示における「第2の基板」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。駆動電極VCOMは、本開示における「駆動電極」の一具体例に対応する。液晶LCは、本開示における「表示機能層」の一具体例に対応する。駆動電極ドライバ14は、本開示における「駆動信号供給回路」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。
[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。
タッチ部30aに存在する駆動電極VCOMは、液晶表示デバイス20の共通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ため、駆動信号Vcomが互いに影響を及ぼす可能性がある。このため、駆動電極VCOMは、表示動作を行う表示期間Bと、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aとに分けて駆動信号Vcomが印加される。駆動電極ドライバ14は、表示動作を行う表示期間Bにおいては表示駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。そして、駆動電極ドライバ14は、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aにおいてはタッチ駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。以下の説明では、表示駆動信号としての駆動信号Vcomを、表示駆動信号Vcomdとして記載し、タッチ駆動信号としての駆動信号Vcomを、タッチ駆動信号Vcomtとして記載する。
なお、タッチ駆動信号Vcomtとしては交流矩形波形の信号を用いることができ、表示駆動信号Vcomdとしては、直流電圧信号を用いても良く交流矩形波形信号を用いても良い。
(全体動作概要)
まず、タッチ検出機能付き表示装置1のタッチ部30aの部分の動作について説明する。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、表示期間B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、表示期間B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、画像信号Vpixを供給する。
表示期間Bでは、駆動電極ドライバ14が1水平ラインに係る駆動電極ブロックに表示駆動信号Vcomdを印加し、タッチ検出期間Aでは、駆動電極ドライバ14がタッチ検出動作に係る駆動電極ブロックに対してタッチ駆動信号Vcomtを順次印加し、1検出ブロックを順次選択する。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示期間Bにおいて、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により供給された信号に基づいて表示動作を行う。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいてタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。アナログLPF部42は、タッチ検出信号Vdetを増幅して出力する。A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomtに同期したタイミングで、アナログLPF部42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。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。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める。制御部11は、検出タイミング制御部46を制御して、タッチ駆動信号Vcomtのサンプリング周波数を変更する。
次に、タッチ検出機能付き表示装置1のボタン部30bの部分の動作について説明する。タッチ検出機能付き表示装置1のボタン部30bは、表示を行わないので、タッチ検出期間Aだけを行い、表示期間Bを行わないようにすれば良い。つまり、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいてタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。アナログLPF部42は、タッチ検出信号Vdetを増幅して出力する。A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomtに同期したタイミングで、アナログLPF部42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。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。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、タッチされたボタンがボタン101b(図1参照、「戻るボタン」に対応)であるか、ボタン101c(「ホームボタン」に対応)であるか、ボタン101d(「メニューボタン」に対応)であるかを求める。制御部11は、検出タイミング制御部46を制御して、タッチ駆動信号Vcomtのサンプリング周波数を変更する。
(詳細動作)
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。まず、タッチ検出機能付き表示装置1のタッチ部30aの部分の動作について説明する。図15は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を表すタイミング波形図である。図15に示すように、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(n−1)行目、n行目、(n+1)行目の走査信号線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VCOMのうちの、隣接する(n−1)行目、n行目、(n+1)行目に供給する。
このように、タッチ検出機能付き表示装置1では、1表示水平期間(1H)ごとに、タッチ検出動作(タッチ検出期間A)と表示動作(表示期間B)を時分割的に行う。タッチ検出動作では、1表示水平期間1Hごとに、異なる駆動電極VCOMを選択してタッチ検出の駆動信号Vcomtを印加することにより、タッチ検出の走査を行う。以下に、その動作を詳細に説明する。
まず、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査信号線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n−1)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、1表示水平期間1Hが開始する。
次に、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、(n−1)行目の駆動電極VCOMに対してタッチ用駆動信号Vcomtを印加し、駆動信号Vcom(n−1)が低レベルから高レベルに変化する。この駆動信号Vcom(n−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。次に、駆動信号Vcom(n−1)が高レベルから低レベルに変化すると、タッチ検出信号Vdetは同様に変化する。このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号Vdetの波形は、上述したタッチ検出の基本原理における、タッチ検出信号Vdetに対応するものである。A/D変換部43は、このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号VdetをA/D変換することによりタッチ検出を行う。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1では、1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、画素信号線SGLに対して画像信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。なお、図15に示したように、この画像信号Vpixの変化が、寄生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が変化し得るが、表示期間BではA/D変換部43がA/D変換を行わないようにすることにより、この画像信号Vpixの変化のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。ソースドライバ13による画像信号Vpixの供給が終了したのち、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査信号線GCLの走査信号Vscan(n−1)を高レベルから低レベルに変化させ、1表示水平期間(1H)が終了する。
なお表示期間Bにおいて、駆動電極ドライバ14は、選択される駆動電極VCOMに対して表示用駆動信号Vcomdを印加する。この例においては、表示期間BにはVcomdとして0Vの直流電圧が印加されている。
すなわち、この例ではタッチ駆動信号Vcomtは、低レベル部と高レベル部を有する矩形波信号であり、表示用駆動信号Vcomdはタッチ駆動信号Vcomtの低レベルと等しいレベルの直流電圧信号である。
なお、この例では駆動電極ドライバ14は、駆動電極VCOMがゲートドライバ12に選択されていない期間にも表示用駆動信号Vcomdと同レベルの直流電圧信号を印加するが、電圧信号を印加せずフローティングとしても良い。
次に、ゲートドライバ12は、先ほどとは異なるn行目の走査信号線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、次の1表示水平期間(1H)が開始する。
次のタッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、先ほどとは異なるn行目の駆動電極VCOMに対して駆動信号Vcomを印加する。そして、タッチ検出信号Vdetの変化を、A/D変換部43がA/D変換することにより、この1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、画素信号線SGLに対して画像信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。なお、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1はドット反転駆動を行うため、ソースドライバ13が印加する画像信号Vpixは、前の1表示水平期間(1H)のものと比べて、その極性が反転している。この表示期間Bが終了した後、この1表示水平期間(1H)が終了する。
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は、表示面全面にわたる走査により表示動作を行うとともに、タッチ検出面全面にわたる走査によりタッチ検出動作を行う。
上述したように、タッチ検出機能付き表示装置1では、1表示水平期間(1H)において、タッチ検出動作はタッチ検出期間Aに行い、表示動作は表示期間Bに行うようにしている。このように、タッチ検出動作と表示動作とを別々の期間に行うようにしたので、同じ1表示水平期間において表示動作とタッチ検出動作の両方を行うことができるとともに、表示動作のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。
なお、タッチ検出機能付き表示装置1は、1表示水平期間(1H)において、必ずタッチ検出動作と表示動作とを時分割で行う必要はなく、1画面分の表示を行う1フレーム期間の間に、タッチ検出期間Aと表示期間Bとを任意に設定し時分割でタッチ検出動作と表示動作を行うことができる。
すなわち、タッチ検出機能付き表示装置1は、複数水平ラインの表示動作と、複数ライン分のタッチ検出動作とを繰り返すことにより1画面分の画面表示とタッチ検出を行うものであっても良い。また1画面分の表示動作の間に1画面以下又は1画面以上のタッチ検出を行っても良い。また、一画面分の表示動作と一画面分のタッチ検出動作とを繰り返しても良い。
次に、タッチ検出機能付き表示装置1のボタン部30bの部分の動作について説明する。タッチ検出機能付き表示装置1のボタン部30bは、表示を行わないので、タッチ検出期間Aだけを行い、表示期間Bを行わないようにすれば良い。つまり、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、複数の駆動電極VCOMのうちのボタン部30bに存在する駆動電極VCOMa(図14参照)に駆動信号Vcomtを供給する。なお、駆動電極ドライバ14は、ボタン部30bに存在する駆動電極VCOMaと、タッチ部30aに存在する他の駆動電極VCOMと、を平行に駆動することもでき、時分割に駆動することもできる。上記のように、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、ボタン部30bに存在する駆動電極VCOMaに対して駆動信号Vcomtを印加すると、駆動信号Vcomが低レベルから高レベルに変化する。この駆動信号Vcomtは、静電容量を介してタッチ検出電極TDLa(ボタン101bに対応)、TDLb(ボタン101cに対応)、TDLc(ボタン101dに対応)に伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化する。次に、駆動信号Vcomtが高レベルから低レベルに変化すると、タッチ検出信号Vdetは同様に変化する。このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号Vdetの波形は、上述したタッチ検出の基本原理における、タッチ検出信号Vdetに対応するものである。A/D変換部43は、このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号VdetをA/D変換することによりタッチ検出を行う。
これにより、タッチ検出機能付き表示装置1では、ボタン部30bのボタンタッチ検出が行われる。
以上説明したように、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1によれば、タッチ検出デバイス30のボタン部30bにより、ボタン101b〜101dを実現することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン101b〜101dを実現するために専用のFPC、タッチセンサ、タッチボタン等を設ける必要をなくすことができる。従って、タッチ検出機能付き表示装置1は、簡易な回路構成で、部品点数の増加を抑制することができ、製造工程の増加を抑制することができ、コストダウンを図ることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ部30aとボタン部30bの検出電極TDLを兼用することができる、ボタン部30bの駆動電極VCOMaは、タッチ部30aの駆動電極VCOMと同一層に同一工程にて形成することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、製造工程の増加を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。また、タッチ部30aの駆動電極VCOMとボタン部30bの駆動電極VCOMaとは、駆動電極ドライバ14により、駆動信号を順次印加して動作することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、回路の増加を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ部30aにおいても、ボタン部30bにおいても、相互容量方式の検出原理を用いてタッチ検出を行うことができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaだけを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS(Fringe Field Switching)、IPS(In Plane Switching)等にも適用できる。
すなわち駆動電極VCOM及びVCOMaについては、画素基板2の上に形成されていてもよい。さらに具体的には、画素基板2の上に駆動電極VCOM及びVCOMaと画素電極とが絶縁層を介して積層された構造(FFSに相当)であってもよく、画素基板2の上で駆動電極VCOM及びVCOMaと画素電極とが同一平面内に交互に並んだ構造(IPSに相当)となっていてもよい。
<1−2.実施形態2>
実施形態1では、2Dのタッチ検出を行うタッチ部30aと、0Dのボタンタッチ検出を行うボタン部30bと、でタッチ検出電極TDLを共用する。しかし、ボタン部30bでボタンタッチ検出を行うタッチ検出電極を、別途配置しても良い。
図16は、実施形態2に係る端子部を示す図である。図16に示すように、フレキシブルプリント基板などにより構成された端子部T2は、図中水平方向に延在する概略矩形状の第1部分T2aと、第1部分T2aの中央部から図中左側に若干オフセットした部分から図中下方向に延在する第2部分T2bと、を有する。
端子部T2の第1部分T2aの長手方向の辺(図中上側の辺)には、複数のタッチ検出電極TDLにそれぞれ接続される複数の端子111を有している。端子111は、端子部T2内に形成された配線(図示せず)を介して、タッチ検出部40に接続されている。これにより、タッチ検出部40は、複数のタッチ検出電極TDLに接続され、2Dのタッチ入力を検出することができる。
また、端子部T2の主面(紙面手前側の面)上には、タッチ検出電極112〜114が、3個のボタン101b〜101dに対応して形成されている。タッチ検出電極112〜114は、端子部T2の主面上に形成された配線112a〜112cにそれぞれ接続されている。配線112a〜112cは、タッチ検出部40に接続される。これにより、タッチ検出部40は、3個のタッチ検出電極112〜114に接続され、0Dのボタンタッチ入力を検出することができる。
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の一例を示す図である。図17に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、COG19Aの側にボタン部30bを、COG19Aの対辺側にタッチ部30aを、有している。端子部T2は、ボタン部30bの上層(紙面手前側)に配置されている。端子部T2上に形成されたタッチ検出電極112〜114は、ボタン部30bに形成された駆動電極VCOMと、3個の静電容量式タッチセンサを構成している。
図18は、実施形態2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。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。
画素基板2のタッチ部30aに対応する部分は、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とを有する。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、ガラス基板31とは反対側にあるカラーフィルタ32の表面上に形成された複数の駆動電極VCOM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。
本実施形態に係る駆動電極VCOMは、液晶表示デバイス20の共通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。本実施形態では、一つの駆動電極VCOMが一つの画素電極22(一行を構成する画素電極22)に対応するように配置されている。本実施形態に係る駆動電極VCOMは、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、上述した画素信号線SGLが延在する方向と平行な方向に延在している。駆動電極VCOMは、図示しない導電性を有するコンタクト導電柱を介して、駆動電極ドライバ14から駆動電極VCOMに駆動信号Vcomが印加されるようになっている。
また、画素基板2及び対向基板3のボタン部30bに対応する部分は、ボタンタッチ入力の検出だけを行い画像表示を行わないので、図18に示すように、ボタンタッチ入力の検出に使用される駆動電極VCOMaだけが形成されており、画像表示に使用されるTFT素子Tr、画素信号線SGL、走査信号線GCL等は形成されていない。
ボタン部30bの駆動電極VCOMaからは、端子部T2上のタッチ検出電極112へ向かって、図中左下から図中右上の向きに、電界Fが働く。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、この電界Fにより、ボタン部30bへのボタンタッチ入力を検出することができる。
本実施形態によれば、端子部T2上に0Dボタン用のタッチ検出電極112〜114を形成することで、タッチ検出電極112〜114を大きく形成することができる。これにより、ボタン部30bの駆動電極VCOMaと、ボタン部30bの検出電極112〜114との間に形成される電場を強めることができるため、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタンタッチ入力の検出範囲を拡大することができ、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。
また、0Dのボタンタッチ入力を検出するための駆動電極VCOMaは、2Dのタッチ入力検出兼画像表示をするための駆動電極VCOMと同一層に同一工程で形成することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、製造工程の増加を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。
さらに、ボタン部30bの駆動電極VCOMaとタッチ部30aの駆動電極VCOMとに、タッチ検出用の駆動信号を供給する駆動信号供給回路(駆動電極ドライバ14等)を共有し、駆動電極VCOMaと駆動電極VCOMとを順次選択して駆動信号を供給することができるので、専用の駆動回路を低減又は削減することができ、コストの増大を抑制することができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出用のタッチ検出電極TDLと、0Dのボタンタッチ入力検出用のタッチ検出電極112〜114と、を別体とすることにより、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出用のタッチ検出電極TDLと、0Dのボタンタッチ入力検出用のタッチ検出電極112〜114と、を別体とすることにより、2Dのタッチ入力検出と、0Dのボタンタッチ入力検出と、を並行して、あるいは、同時に行うことが容易であり、また、検出精度を高くできる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、0Dのボタンタッチ入力検出の遅延を低減することができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS、IPS等にも適用できる。
<1−3.実施形態3>
一般に、液晶表示装置を用いた電子機器では、液晶表示パネルを保護したり、コントラストを向上させたりする等の観点から、液晶表示パネルの上層にカバーガラスを配置することが多い。そこで、カバーガラスの裏面(カバーガラスの液晶表示パネル側の面)に0Dボタン用のタッチ検出電極を配置してもよい。
図19は、実施形態3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。画素基板2及び対向基板3のボタン部30bに対応する部分は、ボタンタッチ入力の検出だけを行い画像表示を行わないので、図19に示すように、ボタンタッチ入力の検出に使用される駆動電極VCOMaだけが形成されており、画像表示に使用されるTFT素子Tr、画素信号線SGL、走査信号線GCL等は形成されていない。
また、図19に示すように、カバーガラス121が、タッチ検出機能付き表示デバイス10を保護する等の観点から、タッチ検出機能付き表示デバイス10の表面に垂直な方向に対向して、配置されている。カバーガラス121の裏面(タッチ検出機能付き表示デバイス10側の面)には、遮光層122が形成されている。そして、遮光層122上(タッチ検出機能付き表示デバイス10側)には、0Dのボタンタッチ入力を検出するタッチ検出電極123が形成されている。タッチ検出電極123は、ユーザの視線側から視て遮光層122の裏に隠れることになるので、ユーザから視認しづらくすることができる。
本実施形態によれば、カバーガラス121の裏面上に0Dボタン用のタッチ検出電極123を形成することで、タッチ検出電極123を大きく形成することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタンタッチ入力の検出範囲を拡大することができ、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出電極123と指、スタイラス等との間の距離を短縮することができるので、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS、IPS等にも適用できる。
<1−4.実施形態4>
一般に、液晶表示装置を用いた電子機器では、視認性、色表現性の向上の観点から、液晶表示パネルの裏面から液晶表示パネルを照射するバックライトを配置することが多い。そこで、該バックライトで0Dボタンの裏面から0Dボタンを照射しても良い。
図20は、実施形態4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。画素基板2及び対向基板3のボタン部30bに対応する部分は、ボタンタッチ入力の検出だけを行い画像表示を行わないので、図20に示すように、ボタンタッチ入力の検出に使用される駆動電極VCOMaだけが形成されており、画像表示に使用されるTFT素子Tr、画素信号線SGL、走査信号線GCL等は形成されていない。
また、図20に示すように、バックライト130が、視認性、色表現性の向上の観点から、タッチ検出機能付き表示デバイス10の裏側(図中下側)に、配置されている。バックライト130は、LED(Light Emitting Diode)、冷陰極管等の光源131と、光源131から出射される光をタッチ検出機能付き表示デバイス10全体に拡散させるとともに、光の進行方向を画素基板2から対向基板3に向かう方向に変更する導光板132と、を備える。導光板132から出射される光は、タッチ部30aを裏面(バックライト130側の面)から照射するとともに、ボタン部30bを裏面(バックライト130側の面)から照射する。
つまり、導光板132のボタン部30bから出射される光Lは、ボタン部30bの駆動電極VCOMa、カラーフィルタ32、ガラス基板31、タッチ検出電極TDL及び偏光板35を順次通過する。
本実施形態によれば、バックライト130が、ボタン部30bを裏面から照射することで、ボタン部30bの視認性を向上させることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン部30bのカラーフィルタ32に、「戻るボタン」、「ホームボタン」、「メニューボタン」等を表す文字、図形、記号、アイコン等の形状の透過部を形成することとすれば、ボタン101b〜101dをより認識し易くすることができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン部30bのカラーフィルタ32を、「戻るボタン」、「ホームボタン」、「メニューボタン」等を表す文字、図形、記号、アイコン等の形状に、赤(R)、緑(G)、青(B)等に着色させることとすれば、ボタン101b〜101dをより認識し易くすることができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン毎に色を異ならせることとすれば、ボタン101b〜101dをより認識し易くすることができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS、IPS等にも適用できる。
<1−5.実施形態5>
実施形態4では、バックライトで0Dボタンの裏面から0Dボタンを照射する。更に、ボタン部にTFT素子及び電極を配置し、ボタン部を通過する光量を変えることで、0Dボタンの明度を変えても良い。
図21は、実施形態5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。画素基板2及び対向基板3のボタン部30bに対応する部分には、TFT素子Tr(図示せず)が形成されているとともに、画素電極22aが形成されている。ボタン部30bのTFT素子Tr及び画素電極22aは、ゲートドライバ12(図2参照)及びソースドライバ13(図2参照)により駆動される。
制御部11(図2参照)は、ゲートドライバ12及びソースドライバ13を介して、画素電極22aと駆動電極VCOMaとの間の電界を変化させる。ボタン部30bの液晶層6は、画素電極22aと駆動電極VCOMaとの間の電界の状態に応じてそこを通過する光Lを変調する。
これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン101b〜101dの明度を変化させることができる。従って、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、明るい屋外等では、ボタン101b〜101dの明度を高くし、暗い室内等では、ボタン101b〜101dの明度を低くすることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、ボタン101b〜101dの視認性をより向上させることができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、図21に示すタッチ検出機能付き表示デバイス10では、2Dのタッチ入力を検出するタッチ部30aと、0Dのボタンタッチ入力を検出するボタン部30bと、を共通の光源131を用いて照射している。しかし、タッチ部30aを照射する光源と、ボタン部30bを照射する光源と、を別個に設けても良い。
図22は、実施形態5に係るタッチ検出機能付き表示装置のバックライトの他の例を示す平面図である。バックライト140は、導光板141と、光源151〜155、161〜164と、を有する。導光板141は、本体部141aと、本体部141aの一辺(図中下側の辺)から本体部141aの主面と平行な第1の方向(図中下方向)に突出した突部141b〜141fと、を有する。
タッチ兼表示領域101aを照射する光源151〜155は、その光出射面が、突部141b〜141fの第1の方向側の、本体部141aの主面と交差する面に対向して、第1の方向と逆方向の第2の方向(図中上方向)を向いて配置されている。光源151〜155から出射される光L2は、突部141b〜141fに入射し、突部141b〜141fの中を第2の方向に向かって進行し、本体部141aに到達する。つまり、突部141b〜141fは、光L2の入射部として機能する。本体部141aに到達した光L2は、本体部141a全体に拡散されるとともに、光の進行方向が本体部141aの主面に垂直な方向(紙面手前方向)に変更される。
突部141b〜141f間には、凹部141g〜141jが形成されている。ボタン101b〜101dを照射する光源161〜164は、その光射出面がボタン101b〜101dを向く方向(紙面手前方向)を向いて、凹部141g〜141jに囲まれるように配置されている。光源161〜164から出射される光は、ボタン部30bの画素基板2、液晶層6及び対向基板3を通過して、ボタン101b〜101dを照射する。
バックライト140は、タッチ兼表示領域101aを照射する光源151〜155と、ボタン101b〜101dを照射する光源161〜164と、を別体とすることにより、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、0Dのボタン101b〜101dを照射することが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、スマートフォン100がスリープモードであっても、ボタン101b〜101dを明るくすることができ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
また、バックライト140は、タッチ兼表示領域101aを照射する光源151〜155と、ボタン101b〜101dを照射する光源161〜164と、を別体とすることにより、タッチ兼表示領域101aの明度と、ボタン101b〜101dの明度と、を異ならせることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、タッチ兼表示領域101aの明度を低くし、ボタン101b〜101dの明度を高くすることで、ボタン101b〜101dの視認性を高めつつ、消費電力を低減することができる。
なお、光源151〜155から出射される光L2は、突部141b〜141fに進入した段階ではさほど拡散せず、本体部141aに進入した段階で広く拡散する。そのため、凹部141g〜141jを設けても、光L2の拡散には大きな影響は及ぼさない。つまり、凹部141g〜141jは、バックライト140のデッドスペースである。従って、光源161〜164をデッドスペースである凹部141g〜141j内に配置することで、バックライト140の専有面積を抑制することができ、スマートフォン100の筐体が大きくなることを抑制することができる。
なお、本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS、IPS等にも適用できる。
<1−6.実施形態6>
実施形態1〜5では、平面視して(タッチ検出機能付き表示装置の主面に垂直な方向から視て)画素基板と対向基板とが重なる部分にボタン部を配置している。しかし、平面視して対向基板に画素基板と重ならない部分を設け、その部分にボタン部を配置しても良い。
図23は、実施形態6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。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。
対向基板3は、平面視して(画素基板2の表面に垂直な方向から視て)その一部が画素基板2と重なり、他の一部が画素基板2と重ならない。対向基板3は、画素基板2と重なる部分がタッチ部30aとなっており、画素基板2と重ならない部分がボタン部30bとなっている。
対向基板3のボタン部30bに対応する部分は、0Dのボタンタッチ入力の検出だけを行い画像表示を行わないので、図23に示すように、0Dのボタンタッチ入力の検出に使用される駆動電極VCOMa及びタッチ検出電極TDLが形成されている。
図24は、図23のタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。図24に示すように、対向基板3は、その一部(図中下側部分)が画素基板2と重なり、他の一部(図中上側部分)が画素基板2と重ならない。対向基板3は、画素基板2と重なる部分がタッチ部30aとなっており、画素基板2と重ならない部分がボタン部30bとなっている。
ボタン部30bは、タッチ検出機能付き表示デバイス10の短手方向に沿って延在しており、ボタン部30bに形成された0Dのボタンタッチ入力を検出するための駆動電極VCOMaも、タッチ検出機能付き表示デバイス10の短手方向に沿って延在している。また、2Dのタッチ入力検出及び0Dのボタンタッチ入力検出を行うためのタッチ検出電極TDLは、タッチ検出機能付き表示デバイス10の長手方向に沿って、タッチ部30a及びボタン部30bに渡って延在している。
本実施形態によれば、液晶層6の面積をタッチ部30aの面積に抑制することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、液晶の使用量を抑制することができ、コストダウンを図ることができ、環境保全に資することができ、経済的である。
なお、0Dのボタンタッチ入力を検出するための駆動電極VCOMaは、2Dのタッチ入力検出兼画像表示をするための駆動電極VCOMと同一層に同一工程で形成することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、製造工程の増加を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。また、タッチ部30aの駆動電極VCOMとボタン部30bの駆動電極VCOMaとは、同一の駆動回路(駆動電極ドライバ14)により、駆動信号を順次印加して動作することができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、回路の増加を抑制することができ、コストの増大を抑制することができる。また、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ部30aにおいても、ボタン部30bにおいても、相互容量方式の検出原理を用いてタッチ検出を行うことができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
次に、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイス10の製造方法について説明する。まず、比較例として、実施形態1〜5に係るタッチ検出機能付き表示デバイス10、つまり対向基板3の全部が画素基板2と重なるタッチ検出機能付き表示デバイス10の製造方法について説明する。
図25及び図26は、実施形態1〜5に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。まず、将来カットされた後に画素基板2となる大型基板(マザーガラス)181の主面上にTFT素子Tr、走査信号線GCL、画素信号線SGL、画素電極22等を形成する。一方、将来カットされた後に対向基板3となる大型基板(マザーガラス)182の主面(大型基板181側の面)上に、カラーフィルタ32、駆動電極VCOM等を形成する。次に、大型基板181と大型基板182とを、シール部材を介して貼り合わせ、大型貼り合わせ基板183を作成する。なお、この際、液晶注入法、液晶滴下法等により、大型基板181と大型基板182との間に液晶を封入する。
次に、大型基板182をカットラインCL1でカットして、不要な端部182aを取り除く。また、大型基板181及び大型基板182をカットラインCL3及びCL5でカットする。このカットで、3個の貼り合わせ基板184〜186が得られる。貼り合わせ基板184は、対向基板3をカットラインCL2でカットして不要部3aを取り除き、画素基板2上にCOG19Aを搭載する領域を確保し、画素基板2上にCOG19Aを搭載し、タッチ検出機能付き表示デバイス10を作成する。同様に、貼り合わせ基板185は、対向基板3をカットラインCL4でカットして不要部3aを取り除き、画素基板2上にCOG19Aを搭載する領域を確保し、画素基板2上にCOG19Aを搭載し、タッチ検出機能付き表示デバイス10を作成する。また、貼り合わせ基板186は、不要部を取り除く必要がなく、画素基板2上にCOG19Aを搭載し、タッチ検出機能付き表示デバイス10を作成する。
次に、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイス10の製造方法について説明する。つまり対向基板3の一部が画素基板2と重なり、他の一部が画素基板2と重ならないタッチ検出機能付き表示デバイス10の製造方法について説明する。
図27及び図28は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの製造方法を説明する図である。まず、将来カットされた後に画素基板2となる大型基板187の主面上にTFT素子Tr、走査信号線GCL、画素信号線SGL、画素電極22等を形成する。一方、将来カットされた後に対向基板3となる大型基板188の主面(大型基板187側の面)に、カラーフィルタ32、駆動電極VCOM等を形成する。次に、大型基板187と大型基板188とを、シール部材を介して貼り合わせて、大型貼り合わせ基板189を作成する。なお、この際、液晶注入法、液晶滴下法等により、大型基板187と大型基板188との間に液晶を封入する。
次に、大型基板188をカットラインCL6、CL8で、大型基板187をカットラインCL7、CL9でそれぞれカットする。このカットで、3個の貼り合わせ基板190〜192が得られる。貼り合わせ基板190〜192は、不要部を取り除く必要がなく、画素基板2上にCOG19Aを搭載し、タッチ検出機能付き表示デバイス10を作成する。貼り合わせ基板191の対向基板3の内の貼り合わせ基板191の画素基板2と重ならない部分、つまり、貼り合わせ基板191の対向基板3の図中左方向に突出した部分は、隣接する貼り合わせ基板190の画素基板2の内の貼り合わせ基板190の対向基板3と重ならない部分、つまり、貼り合わせ基板190の画素基板2の図中右方向に突出した部分と、重なっている。同様に、貼り合わせ基板192の対向基板3の内の貼り合わせ基板192の画素基板2と重ならない部分、つまり、貼り合わせ基板192の対向基板3の図中左方向に突出した部分は、隣接する貼り合わせ基板191の画素基板2の内の貼り合わせ基板191の対向基板3と重ならない部分、つまり、貼り合わせ基板191の画素基板2の図中右方向に突出した部分と、重なっている。
本実施形態によれば、不要部を生じさせることがなく、貼り合わせ基板190〜192を作成し、更にタッチ検出機能付き表示デバイス10を作成することができる。これにより、製造工程を短縮できるとともに、廃棄物の排出を抑制することができ、環境保全に資することができ、経済的である。
なお、図27及び図28では、1枚の大型貼り合わせ基板189から3個のタッチ検出機能付き表示デバイス10を作成することとしているが、実際には、1枚の貼り合わせ基板から多数のタッチ検出機能付き表示デバイス10を作成することができる。
なお、図23では、タッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB等に適用した例を挙げて説明したが、本発明はFFS、IPS等にも適用できる。TN、VA、ECB等では、駆動電極VCOMが対向基板3側に設けられるが、FFS、IPS等では、駆動電極VCOMが画素基板2側に設けられる。
図29は、実施形態6の変形例に係るFFS構造の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。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。
対向基板3は、平面視して(画素基板2の表面に垂直な方向から視て)その一部が画素基板2と重なり、他の一部が画素基板2と重ならない。対向基板3は、画素基板2と重なる部分がタッチ部30aとなっており、画素基板2と重ならない部分がボタン部30bとなっている。
図29に示すように、FFSでは、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行うタッチ部30aにおいて、駆動電極VCOMは、画素基板2側に設けられ、図示しない絶縁層を介して、駆動電極の上に画素電極が積層される。タッチ部30aにおいて、画素基板2側の画素電極22と駆動電極VCOMとの間の電界により、液晶層6が配向し、画像が表示される。また、タッチ部30aにおいて、画素基板2側の駆動電極VCOMと対向基板3側のタッチ検出電極TDLとの間の電界により、2Dのタッチ入力検出が行われる。
一方、ボタン部30bにおいて、駆動電極VCOMaは、対向基板3側に設けられる。ボタン部30bにおいて、対向基板3側の駆動電極VCOMaとタッチ検出電極TDLとの間の電界により、0Dのボタンタッチ入力検出が行われる。
なお、この場合であっても、駆動電極VCOMaと駆動電極VCOMは駆動電極ドライバにより互いに同期して駆動させることによりタッチ部とボタン部の検出を行うことで、部品や製造工程を省略でき、コストの増大を抑制することができ、装置を小型化できる。
なお、上記ではFFS構造について説明したが、画素基板2の上に画素電極と駆動電極とが同一平面上で交互に配置されたIPS構造にも適用できる。
本変形例によれば、FFS、IPS等の広視野角等のメリットを享受しつつ、ボタン部30bで0Dのボタンタッチ入力検出を行うことができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
<1−7.実施形態7>
実施形態1〜6では、0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極を対向基板の主面、つまり対向基板の画素基板側の面に形成している。しかし、0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極を、対向基板の画素基板と反対側の面に形成しても良い。
図30は、実施形態7に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。図30に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、2Dのタッチ入力検出を行うとともに0Dのボタンタッチ入力検出を行うタッチ検出電極TDLa〜TDLcが、タッチ部30aからボタン部30bにわたって延在している。そして、ボタン部30bにおいて、タッチ検出電極TDLa〜TDLcの端部を囲むように、0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極171〜173が形成されている。駆動電極171〜173を駆動するための配線174は、タッチ検出機能付き表示デバイス10の額縁を通るように形成されている。
図31は、図30のタッチ検出電極及び駆動電極の拡大平面図である。駆動電極171〜173は、タッチ検出電極TDLa〜TDLcと同一のレイヤに形成されており、駆動電極171〜173は、タッチ検出電極TDLa〜TDLcと同一の工程で形成される。図31に示すように、駆動電極171は、凹部、つまり開口部171aを有しており、タッチ検出電極TDLaの端部は、開口部171aの内部まで延在している。タッチ検出電極TDLaの端部と、該端部を取り囲む駆動電極171と、の間の領域に電界が形成され、この電界により、0Dのボタンタッチ入力を検出することができる。
本実施形態によれば、タッチ検出電極TDLaの端部と、該端部を取り囲む駆動電極171と、の間の領域に電界が形成される。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、0Dのボタンタッチ入力の検出範囲を拡大することができ、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。
また、駆動電極171〜173は、タッチ検出電極TDLa〜TDLcと同一のレイヤに形成されており、駆動電極171〜173は、タッチ検出電極TDLa〜TDLcと同一の工程で形成される。これにより、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、製造工程の増加を抑制することができ、コストダウンを図ることができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB、FFS、IPS等に適用できる。
<1−8.実施形態8>
実施形態1〜7では、タッチ検出電極の線幅を一定に形成している。しかし、タッチ検出電極の0Dのボタンタッチ入力を検出する部分の線幅を、2Dのタッチ入力を検出する部分の線幅より広く形成しても良い。
図32は、実施形態8に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの平面図である。図32に示すように、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、2Dのタッチ入力検出を行うとともに0Dのボタンタッチ入力検出を行うタッチ検出電極TDLa〜TDLcが、タッチ部30aからボタン部30bにわたって延在している。そして、ボタン部30bにおいて、タッチ検出電極TDLa〜TDLcの端部TDLa1〜TDLc1の線幅は、タッチ部30aにおけるタッチ検出電極TDLa〜TDLcの線幅より、広く形成されている。
図33は、図32のタッチ検出機能付き表示デバイスの断面図である。ボタン部30bにおいて、対向基板3の主面と反対側の面(図中上側の面)には、遮光層Bが形成されている。そして、タッチ検出電極TDLaは、遮光層Bの上層に形成されている。対向基板3の主面側には、0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極VCOMaが形成されている。駆動電極VCOMaとタッチ検出電極TDLaの端部TDLa1との間には、駆動電極VCOMaから端部TDLa1に向かい、図中右下から左上に向かう電界Fが形成される。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、この電界Fにより、0Dのボタンタッチ入力を検出することができる。
本実施形態によれば、タッチ検出電極TDLa〜TDLcのボタン部30bにおける端部TDLa1〜TDLc1の線幅は、タッチ検出電極TDLa〜TDLcのタッチ部30aにおける線幅より広く形成されている。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、0Dのボタンタッチ入力の検出範囲を拡大することができ、検出感度を向上することができ、スマートフォン100の操作性を向上することができる。
また、タッチ検出機能付き表示装置1は、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、ボタン部30bの駆動電極VCOMaを選択して駆動することにより、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、例えば、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
なお、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置1は、TN、VA、ECB、FFS、IPS等に適用できる。
<1−9.実施形態9>
実施形態1〜8では、タッチ部の駆動電極とボタン部の駆動電極とを、並行又は時分割にて駆動していた。しかし、タッチ部の駆動電極を駆動せず、ボタン部の駆動電極だけを駆動するようにしても良い。
図34は、実施形態9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、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出部40とを備えている。
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の駆動電極VCOMに駆動信号Vcomを供給する回路である。ここで、駆動電極ドライバ14は、ボタン部30bの0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極VCOMaを駆動するボタン駆動部14aを有している。そして、ボタン駆動部14aは、駆動電極ドライバ14のボタン駆動部14a以外の部分が動作を停止しているとき、つまり画像表示及び2Dのタッチ入力検出を行っていないときも、単独で動作し、ボタン部30bの駆動電極VCOMaに駆動信号Vcomを供給することができる。
本実施形態によれば、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
図35は、実施形態9の変形例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、駆動電極ドライバ14と、タッチIC15と、タッチ検出部40と、を備えている。
タッチIC15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のボタン部30bの0Dのボタンタッチ入力検出用の駆動電極VCOMaに駆動信号Vcomを供給する回路である。ここで、タッチIC15は、駆動電極ドライバ14が動作を停止しているとき、つまり画像表示及び2Dのタッチ入力検出を行っていないときも、ボタン部30bの駆動電極VCOMaに駆動信号Vcomを供給することができる。
本変形例によれば、2Dのタッチ入力検出及び画像表示を行わない場合、例えばスマートフォン100がスリープモードである場合等であっても、0Dのボタンタッチ入力検出を行うことが可能となる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、0Dのボタンタッチ入力でスマートフォン100をスリープモードから通常動作モードに移行させるトリガとすることもでき、消費電力を抑制しつつ、スマートフォン100の操作性を向上させることができる。
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。
上記実施形態では、上記実施形態1に示したように、駆動電極VCOMの1本ごとに駆動電極VCOMを駆動し走査したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、所定の本数の駆動電極VCOMを駆動するとともに、駆動電極VCOMを1本ずつシフトすることにより走査してもよい。
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、TN、VA、ECB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。これに代えて、タッチ検出機能付き表示デバイス10は、FFSまたはIPS等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスとタッチ検出デバイスとを一体化してもよい。
例えば、タッチ検出機能付き表示装置1は、横電界モードの液晶を用いてもよい。また、上記各実施形態では、液晶表示デバイスと静電容量型のタッチ検出デバイス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に静電容量型のタッチ検出デバイスを装着したものあってもよい。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36〜図47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36〜図47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1〜9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1〜9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36に示す電子機器は、実施形態1〜9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1〜9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37及び図38に示す電子機器は、実施形態1〜9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1〜9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39に示す電子機器は、実施形態1〜9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1〜9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40に示す電子機器は、実施形態1〜9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1〜9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41〜図47に示す電子機器は、実施形態1〜9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1〜9及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
<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)
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
前記第1の領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
を備え、
前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第1の領域から、前記第1の領域に隣接する第2の領域まで、延在しており、
前記第2の領域において、前記少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備える、
タッチ検出機能付き表示装置。
(2)
前記第2の領域は、前記垂直方向から視て、前記表示機能層の画像表示領域外の領域に重畳する、前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(3)
前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路を備え、
前記駆動信号供給回路は、前記第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、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)
前記駆動信号供給回路は、前記表示機能層が画像表示を行っていない場合にも、前記第2の駆動電極には前記駆動信号を供給する、前記(3)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(5)
前記少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第2の領域での幅が前記第1の領域での幅より広い、前記(1)から(4)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(6)
前記第2の駆動電極は、前記タッチ検出電極と同一レイヤに形成され、前記垂直方向から視て開口部を有しており、
前記少なくとも1つのタッチ検出電極の端部は、前記開口部の内部まで延在している、前記(1)から前記(4)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(7)
前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板を備え、
前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
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)
前記表示機能層に光を照射するバックライトを備え、
前記バックライトは、前記第1の領域に加えて前記第2の領域にも光を照射する、前記(1)から前記(7)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(9)
前記表示機能層に光を照射するバックライトと、
前記バックライトのデッドスペースに配置され、前記第2の領域に光を照射する光源と、
を備える、前記(1)から前記(7)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(10)
前記表示機能層は、前記第2の領域にも形成されており、
前記第2の領域内に形成され、前記表示機能層に電界を与える明度制御電極と、
前記明度制御電極を制御することにより、前記第2の領域の明度を変化させる制御部と、
を更に備える、前記(8)または前記(9)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(11)
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
を備え、
前記駆動信号供給回路は、前記複数の第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、
タッチ検出機能付き表示装置。
(12)
前記第2の領域は、前記垂直方向から視て、前記表示機能層の画像表示領域外の領域に重畳する、
前記(11)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(13)
前記第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板を備え、
前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、前記(11)または前記(12)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(14)
前記表示機能層に光を照射するバックライトを備え、
前記バックライトは、前記第1の領域に加えて前記第2の領域にも光を照射する、前記(11)から前記(13)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(15)
前記表示機能層に光を照射するバックライトと、
前記バックライトのデッドスペースに配置され、前記第2の領域に光を照射する光源と、
を備える、前記(11)から前記(13)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(16)
前記表示機能層は、前記第2の領域にも形成されており、
前記第2の領域内に形成され、前記表示機能層に電界を与える明度制御電極と、
前記明度制御電極を制御することにより、前記第2の領域の明度を変化させる制御部と、
を更に備える、前記(14)または前記(15)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(17)
前記第2の駆動電極は、前記第2のタッチ検出電極と同一レイヤに形成され、前記垂直方向から視て開口部を有しており、
前記第2のタッチ検出電極の端部は、前記開口部の内部まで延在している、前記(11)から前記(16)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(18)
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記第1の基板をカバーするカバーガラスを備え、
前記第2のタッチ検出電極は、前記カバーガラスに形成されている、
前記(11)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(19)
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域において、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極と、
前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板と、
を備え、
前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
タッチ検出機能付き表示装置。
(20)
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
前記第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板と、
を備え、
前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、
タッチ検出機能付き表示装置。
(21)
前記駆動信号供給回路は、前記第1の駆動電極と、前記第2の駆動電極と、を並行に駆動する、前記(20)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(22)
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、
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
前記第1の領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
を備え、
前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第1の領域から、前記第1の領域に隣接する第2の領域まで、延在しており、
前記第2の領域において、前記少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備える、
電子機器。
(23)
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、
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
を備え、
前記駆動信号供給回路は、前記複数の第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、
電子機器。
(24)
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、
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域において、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極と、
前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板と、
を備え、
前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
電子機器。
(25)
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、
第1の基板と、
前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
画像表示機能を発揮する表示機能層と、
前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
前記第1及び第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板と、
を備え、
前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、
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
15 タッチIC
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
100 スマートフォン
101b〜101d ボタン
VCOM 駆動電極
VCOMa 駆動電極
GCL 走査信号線
LC 液晶
Pix 画素
R 抵抗
SGL 画素信号線
T 端子部
T2 端子部
TDL タッチ検出電極
TDLa〜TDLc タッチ検出電極
Tr TFT素子
Vcom 駆動信号
Vdet タッチ検出信号

Claims (25)

  1. 第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    前記第1の領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
    を備え、
    前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第1の領域から、前記第1の領域に隣接する第2の領域まで、延在しており、
    前記第2の領域において、前記少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備える、
    タッチ検出機能付き表示装置。
  2. 前記第2の領域は、前記垂直方向から視て、前記表示機能層の画像表示領域外の領域に重畳する、
    請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  3. 前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路を備え、
    前記駆動信号供給回路は、前記第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、
    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。
  4. 前記駆動信号供給回路は、前記表示機能層が画像表示を行っていない場合にも、前記第2の駆動電極には前記駆動信号を供給する、
    請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  5. 前記少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第2の領域での幅が前記第1の領域での幅より広い、
    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。
  6. 前記第2の駆動電極は、前記タッチ検出電極と同一レイヤに形成され、前記垂直方向から視て開口部を有しており、
    前記少なくとも1つのタッチ検出電極の端部は、前記開口部の内部まで延在している、
    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。
  7. 前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板を備え、
    前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
    前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
    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. 前記表示機能層に光を照射するバックライトを備え、
    前記バックライトは、前記第1の領域に加えて前記第2の領域にも光を照射する、
    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。
  9. 前記表示機能層に光を照射するバックライトと、
    前記バックライトのデッドスペースに配置され、前記第2の領域に光を照射する光源と、
    を備える、
    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。
  10. 前記表示機能層は、前記第2の領域にも形成されており、
    前記第2の領域内に形成され、前記表示機能層に電界を与える明度制御電極と、
    前記明度制御電極を制御することにより、前記第2の領域の明度を変化させる制御部と、
    を更に備える、
    請求項8または9に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  11. 第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
    前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
    前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
    を備え、
    前記駆動信号供給回路は、前記複数の第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、
    タッチ検出機能付き表示装置。
  12. 前記第2の領域は、前記垂直方向から視て、前記表示機能層の画像表示領域外の領域に重畳する、
    請求項11に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  13. 前記第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板を備え、
    前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、
    請求項11または12に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  14. 前記表示機能層に光を照射するバックライトを備え、
    前記バックライトは、前記第1の領域に加えて前記第2の領域にも光を照射する、
    請求項11から13のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  15. 前記表示機能層に光を照射するバックライトと、
    前記バックライトのデッドスペースに配置され、前記第2の領域に光を照射する光源と、
    を備える、
    請求項11から13のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  16. 前記表示機能層は、前記第2の領域にも形成されており、
    前記第2の領域内に形成され、前記表示機能層に電界を与える明度制御電極と、
    前記明度制御電極を制御することにより、前記第2の領域の明度を変化させる制御部と、
    を更に備える、
    請求項14または15に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  17. 前記第2の駆動電極は、前記第2のタッチ検出電極と同一レイヤに形成され、前記垂直方向から視て開口部を有しており、
    前記第2のタッチ検出電極の端部は、前記開口部の内部まで延在している、
    請求項11から16のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  18. 前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記第1の基板をカバーするカバーガラスを備え、
    前記第2のタッチ検出電極は、前記カバーガラスに形成されている、
    請求項11に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  19. 第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域において、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極と、
    前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板と、
    を備え、
    前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
    前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
    タッチ検出機能付き表示装置。
  20. 第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
    前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
    前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
    前記第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板と、
    を備え、
    前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、
    タッチ検出機能付き表示装置。
  21. 前記駆動信号供給回路は、前記第1の駆動電極と、前記第2の駆動電極と、を並行に駆動する、
    請求項20に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  22. 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、
    第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    前記第1の領域内において画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
    を備え、
    前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極は、前記第1の領域から、前記第1の領域に隣接する第2の領域まで、延在しており、
    前記第2の領域において、前記少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極を更に備える、
    電子機器。
  23. 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、
    第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
    前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
    前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
    を備え、
    前記駆動信号供給回路は、前記複数の第1の駆動電極及び前記第2の駆動電極を順次選択して前記駆動信号を供給する、
    電子機器。
  24. 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、
    第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域において、前記複数のタッチ検出電極の内の少なくとも1つのタッチ検出電極と容量結合する第2の駆動電極と、
    前記第1の基板と前記垂直方向において対向する第2の基板と、
    を備え、
    前記第2の基板は、前記垂直方向から視て前記第1の基板と重ならない部分を有しており、
    前記第2の駆動電極は、前記第2の基板の前記第1の基板と重ならない部分に形成されている、
    電子機器。
  25. 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、
    第1の基板と、
    前記第1の基板と平行な面上且つ第1の領域内に行列配置された複数の画素電極と、
    画像表示機能を発揮する表示機能層と、
    前記第1の基板の表面に対する垂直方向において前記画素電極に対向する複数の第1の駆動電極と、
    前記垂直方向において前記第1の駆動電極と対向し、かつ前記第1の駆動電極が延在する方向とは異なる方向に延在する電極であって、前記第1の駆動電極と容量結合する、複数の第1のタッチ検出電極と、
    前記第1の領域に隣接する第2の領域に形成された第2の駆動電極と、
    前記第2の領域において、前記第2の駆動電極と容量結合する第2のタッチ検出電極と、
    前記第1及び第2の駆動電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路と、
    前記第2のタッチ検出電極で検出された検出信号を外部に伝送するための第3の基板と、
    を備え、
    前記第2のタッチ検出電極は、前記第3の基板上に形成されている、
    電子機器。
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