JP2014186537A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動電極と検出電極との交差による容量を含む経路における負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる技術を提供する。
【解決手段】タッチセンサ付き表示装置は、タッチセンサ機能を構成する検出単位U及び表示機能を構成する画素がマトリクス状に構成される画面エリアAGを含むパネル部5と、画面エリアAGに形成され、X方向に並行し表示駆動用とタッチ駆動用との兼用である複数の兼用電極Tcと、X方向に並行しY方向において複数の兼用電極Tcのそれぞれと交互に配置される表示駆動用の複数の共通電極COMと、Y方向に並行し複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMと交差する複数の検出電極Rxと、複数の兼用電極Tcと複数の検出電極Rxとの交差によるそれぞれの容量に対応する検出単位Uとを有する。
【選択図】図5
【解決手段】タッチセンサ付き表示装置は、タッチセンサ機能を構成する検出単位U及び表示機能を構成する画素がマトリクス状に構成される画面エリアAGを含むパネル部5と、画面エリアAGに形成され、X方向に並行し表示駆動用とタッチ駆動用との兼用である複数の兼用電極Tcと、X方向に並行しY方向において複数の兼用電極Tcのそれぞれと交互に配置される表示駆動用の複数の共通電極COMと、Y方向に並行し複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMと交差する複数の検出電極Rxと、複数の兼用電極Tcと複数の検出電極Rxとの交差によるそれぞれの容量に対応する検出単位Uとを有する。
【選択図】図5
Description
本発明は、タッチセンサ機能を備える表示装置及び電子機器等の技術に関する。
スマートフォン等の各種の電子機器及び表示装置は、入力手段としてタッチセンサ装置(タッチパネルとも呼ばれる)が搭載されている。タッチセンサ装置としては、静電容量方式のタッチセンサ装置等が挙げられる。タッチセンサ装置の例としては、タッチセンサ機能を構成する電極を表示パネルに内蔵したタッチセンサ付き表示装置が挙げられる。なお、タッチセンサ機能を構成する電極を表示パネルに内蔵したタッチセンサ付き表示装置は、インセル型タッチセンサ付き表示装置とも呼ばれる。またタッチセンサ付き表示装置としては、静電容量方式のタッチセンサ装置を液晶表示装置に適用したタッチセンサ付き表示装置が挙げられる。
静電容量方式のタッチセンサ装置は、タッチセンサ機能を構成する電極として、駆動電極と検出電極とを有する。タッチセンサ装置は、タッチ検出エリアとなる面において、例えば面内水平方向に複数の駆動電極が並行し、面内垂直方向に複数の検出電極が並行し、当該駆動電極と検出電極との対がタッチ検出エリアの面の垂直方向で距離をおいて交差する。当該駆動電極と検出電極との対の交差により、タッチ検出の単位に対応した容量が構成される。なお説明上、当該タッチ検出の単位を検出単位と称する。タッチセンサ装置は、タッチ検出エリアにおいて複数の検出単位がマトリクス状に構成される。
タッチセンサ装置は、上記駆動電極及び検出電極に接続される回路部を有する。回路部は、駆動電極にタッチ駆動用の信号を入力し、当該信号に基づいて検出単位を通じて検出電極から出力される信号を検出する。回路部は、タッチ検出エリアの面に対する指等の導電体のタッチにより検出単位における容量が変化すると、当該容量の変化を電気信号として検出する。これにより、タッチセンサ装置は、タッチ検出エリアへのタッチの有無や位置等を検出する。
インセル型タッチセンサ付き表示装置は、例えば、液晶表示パネル部の内部に、上記タッチセンサ機能を構成する電極である駆動電極及び検出電極の少なくとも一方、例えば駆動電極を内蔵する構成を有する。この構成のインセル型タッチセンサ付き表示装置は、例えばTFT基板に液晶表示の共通電極と上記駆動電極とを一体化した電極を有し、カラーフィルタ基板に上記検出電極を有する。
上記インセル型タッチセンサ付き表示装置は、駆動方式として、例えば、液晶表示の表示機能における表示期間と、タッチセンサ機能におけるタッチ検出期間とを時間的に分離して駆動する方式が適用される。この時分割による駆動方式は、表示期間の時に液晶表示パネル部から発するノイズの影響をタッチ検出期間の時に受け難いという利点がある。
上記タッチセンサ付き表示装置に関する先行技術例として、特開2009−244958号公報(特許文献1)が挙げられる。特許文献1は、インセル型タッチセンサ付き液晶表示装置の構成例が記載されている。
前述のインセル型タッチセンサ付き表示装置等の表示装置は、タッチセンサ機能のために駆動電極をタッチ駆動する時間であるタッチ駆動時間、及び当該タッチ駆動時間を確保する期間であるタッチ検出期間に関する課題として、当該時間の短縮が要求される。
インセル型タッチセンサ付き表示装置の場合は、前述の表示期間とタッチ検出期間とを時分割で駆動する方式を適用する場合、タッチ検出期間の設計として長い時間を確保することが難しい。より詳しく言えば、インセル型タッチセンサ付き表示装置の場合は、例えば表示エリアのサイズ拡大や高解像度化、あるいはタッチ検出エリアのサイズ拡大や検出単位の配置の高密度化に伴い、所定の長さのフレーム期間内に必要な長さの表示期間及びタッチ検出期間を確保することが難しくなる。
インセル型タッチセンサ付き表示装置等の表示装置は、上記時間の短縮に係わる以下の課題を有する。比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置は、前述の共通電極と駆動電極とを一体化した電極を液晶表示パネル部のTFT基板に内蔵した構成を有する。また比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置は、当該構成に対応した駆動方式として、前述の表示期間とタッチ検出期間とを時分割で駆動する方式が適用される。比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置は、駆動電極と検出電極との対の交差による検出単位となる容量を含む経路における負荷が高い。比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置は、上記経路の負荷に応じて、駆動電極のタッチ駆動時間が長くなる。駆動電極ごとのタッチ駆動時間が長くなることにより、タッチ検出エリアの複数の駆動電極のタッチ駆動時間を含んだ期間であるタッチ検出期間が長くなる。
図37を用いて、上記比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置におけるタッチ駆動及びタッチ検出の時の経路の負荷の課題について説明する。図37に示す、比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置では、駆動電極Txと検出電極Rxとの交差による容量Cxが形成される。当該容量Cxによって検出単位Uxが形成される。図37は、当該駆動電極Tx、検出単位Ux、及び検出電極Rxを含む経路についての等価回路及び負荷について簡略的に示している。タッチ検出エリア933は、複数の駆動電極Txと複数の検出電極Rxとの対における各交差部に対応して構成される複数の容量Cxを有する。なお図37は簡略的に1つの駆動電極Txと1つの検出電極Rxとの交差による1つの容量Cxのみを示している。
タッチ検出エリア933内の1つの経路部934は、駆動電極Txと、検出電極Rxと、駆動電極Txと検出電極Rxとの交差部の付近に構成される容量Cxによる検出単位Uxとを含む。また上記経路部934を含む全体的な経路は、配線901、駆動電極Tx、容量Cx乃至検出単位Ux、検出電極Rx、及び配線902を含む。配線901は、第1基板構造体931に形成され、タッチ検出エリア933の駆動電極Txとタッチ駆動部950の回路との間を接続する。配線902は、第2基板構造体932に形成され、タッチ検出エリア933の検出電極Rxとタッチ検出部960の回路との間を接続する。
上記経路におけるタッチ駆動時は、タッチ駆動部950からタッチ駆動用の信号を、配線901を通じて、タッチ検出エリア933の駆動電極Txに印加する。タッチ検出エリア933の経路部934において、当該信号は、駆動電極Txを伝送され、それぞれの検出単位Uxの容量Cxを介して、検出電極Rxへ伝送される。そして、当該検出電極Rxを伝送される信号は、配線902を通じてタッチ検出部960に入力されて検出される。
上記タッチ駆動及びタッチ検出の時の全体的な経路における負荷は、駆動電極Tx及び配線901に存在する第1負荷911、及び第2負荷912と、検出電極Rx及び配線902に存在する負荷921とを含む。第1負荷911は、配線901のうち、タッチ検出エリア933の駆動電極Txの一方の端部に接続された配線による負荷を含み、第2負荷912は、駆動電極Txの他方の端部に接続された配線による負荷を含む。第1負荷911は、容量C11及び抵抗R11を有する。第2負荷912は、容量C12及び抵抗R12を有する。検出電極Rx及びその配線902における負荷921は、容量C13及び抵抗R13を有する。
上記経路におけるタッチ駆動及びタッチ検出の時、タッチ検出エリア933内の経路部934のそれぞれの容量Cx自体は、経路上を伝送される信号にとって、相応の負荷として働く。経路部934は、当該経路部934を伝送される信号にとって、検出対象となる交差部の容量Cxと、それ以外の、途中に経由する複数の各々の交差部における非検出対象の容量Cxとが存在する。当該経路部934において、これらの非検出対象の複数の容量Cxは、検出対象の容量Cxを経由する信号にとって、負荷として付加される。
上記経路部934を含む経路におけるタッチ駆動時、検出対象の容量Cxを経由する信号にとっては、上記複数の非検出対象の容量Cxが負荷として付加されるので、当該負荷の高さに応じたタッチ駆動時間が必要になる。
本発明の目的は、タッチセンサ付き表示装置に関して、駆動電極と検出電極との交差による容量を含む経路における負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる技術を提供することである。本発明の他の目的は、上記タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、タッチ検出の感度を維持または向上することができる技術を提供することである。
本発明のうち代表的な実施の形態は、タッチセンサ機能を備える表示装置、及び当該表示装置を備える電子機器、等であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。
(1)一実施の形態の表示装置は、タッチセンサ機能を構成する検出単位及び表示機能を構成する画素がマトリクス状に構成される画面エリアを含むパネル部と、前記画面エリアに形成され、第1方向に並行し、表示駆動用とタッチ駆動用との兼用である、複数の駆動電極と、前記画面エリアに形成され、前記第1方向に並行し、前記第1方向と交差する第2方向において前記複数の駆動電極のそれぞれと交互に配置される、表示駆動用の複数の共通電極と、前記画面エリアに形成され、前記第2方向に並行し、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極と交差する、複数の検出電極と、前記複数の駆動電極と前記複数の検出電極との交差によるそれぞれの容量に対応する前記検出単位と、を有する。
(2)前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅と同じである。あるいは、前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅よりも小さい。あるいは、前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅よりも大きい。
(3)前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の共通電極のそれぞれとは一定の間隔で並置される。
(4)前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記第1方向に延在し前記検出電極と交差する細線部と、前記検出電極と交差しない領域に前記細線部から前記第2方向に張り出す張り出し電極部と、を有する。
(5)前記複数の共通電極のそれぞれは、前記第1方向に延在する細線部と、前記検出電極と交差する領域に前記細線部から前記第2方向に張り出す張り出し電極部と、を有する。
(6)前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の共通電極のそれぞれとは一定の間隔で並置される。
(7)前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記第1方向において前記検出電極と交差しない領域に、それぞれ分離して設けられる複数の電極部と、前記第1方向に延在し前記検出電極と交差する領域に前記複数の電極部を電気的に接続する配線部と、を有する。
(8)前記画面エリアに形成される前記複数の共通電極は、前記複数の駆動電極における前記複数の電極部のそれぞれの間に設けられる細線部により前記第2方向において接続されることにより、前記画面エリアにおいて一体的な共通電極として構成され、前記複数の電極部のそれぞれが配置される位置に対応して複数の開口部を有する。
(9)前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極の前記複数の電極部、及び前記一体的な共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極の前記複数の電極部のそれぞれは、前記一体的な共通電極の前記複数の開口部のそれぞれの中に一定の間隔で配置される。
(10)前記複数の電極部は、第1の導電性材料により構成され、前記配線部は、前記第1の導電性材料よりも低抵抗である第2の導電性材料により構成される。
(11)前記配線部は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向における第1層に設けられ、前記配線部は、前記第1方向に並行する複数の配線を有し、前記複数の電極部は、前記第3方向における第2層に設けられ、前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の電極部のそれぞれと、前記配線部の複数の配線とが、前記第3方向においてコンタクト接続部により電気的に接続される。前記電極部は、前記配線部の前記第3方向における上方に設けられる。あるいは、前記配線部は、前記電極部の前記第3方向における上方に設けられる。
(12)前記複数の検出電極は、前記第1方向において一定のピッチで配置される細線部により構成される。あるいは、前記複数の検出電極は、前記第1方向において一定のピッチで配置され、前記複数の検出電極のそれぞれは、前記画面エリアにおいて2本に分岐する細線部により構成される。あるいは、前記複数の検出電極のそれぞれは、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において前記共通電極に重なる位置に、前記第2方向に延在する細線部から前記第1方向に張り出す張り出し電極部を有する。
(13)一実施の形態の表示装置であって、前記パネル部は、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極が形成される第1基板構造体と、前記複数の検出電極が形成される第2基板構造体と、前記第1基板構造体と前記第2基板構造体との間に設けられる、前記画素により制御され、画像を表示するための表示機能層と、を有する。例えば、前記表示機能層は、液晶層である。
(14)一実施の形態の表示装置は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極にタッチ駆動用の信号を印加する第1回路部と、前記画面エリアの前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極に表示駆動用の信号を印加する第2回路部と、前記画面エリアの前記画素のマトリクスに表示駆動用の信号を印加する第3回路部と、前記画面エリアの前記複数の検出電極から前記タッチ駆動用の信号に基づくタッチ検出用の信号を検出する第4回路部と、を有する。
(15)前記表示機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極に第1電圧の信号を印加し、前記第3回路部は、前記画素のマトリクスに前記表示駆動用の信号を印加し、前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極に前記タッチ駆動用の信号を印加し、前記第4回路部は、前記画面エリアの前記複数の検出電極から前記タッチ検出用の信号を検出する。
(16)前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極に第1電圧の信号を印加する。
(17)前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極をハイ・インピーダンス状態にする。
(18)前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極に前記第1電圧とは異なる第2電圧の信号を印加する。
(19)前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における1本の駆動電極を走査単位として順次に前記タッチ駆動用の信号を印加する。あるいは、前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における2本以上の駆動電極を走査単位として順次に前記タッチ駆動用の信号を印加する。
(20)前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における走査対象の駆動電極に前記タッチ駆動用の信号を印加すると同時に、その他の駆動電極をハイ・インピーダンス状態にする。
(21)一実施の形態の電子機器は、前記表示装置に対して前記タッチセンサ機能に関する制御及び前記表示機能に関する制御を行い前記タッチセンサ機能からタッチ検出情報を取得する制御部と、を有する。
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、タッチセンサ付き表示装置に関して、駆動電極と検出電極との交差による容量を含む経路における負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。また本発明のうち代表的な実施の形態によれば、上記タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、タッチ検出の感度を維持または向上することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。またわかりやすく示すため断面ハッチングを適宜省略する。説明上、装置におけるタッチ検出エリア等の面を構成する方向として面内水平方向をX方向とし、面内垂直方向をY方向とし、当該X方向及びY方向によるタッチ検出エリア等の面に対する垂直方向、あるいは装置の厚さ方向を、Z方向とする。
<概要等>
本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置の構成の概要は、後述の図5、図20、図23等で示される。本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、液晶表示装置に適用したインセル型タッチセンサ付き表示装置である。本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、表示機能及びタッチセンサ機能を構成する要素である兼用電極の形状を工夫する構成により、兼用電極と検出電極との交差による容量を含む経路における負荷を低減する。当該経路の負荷の低減により、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮する。
本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置の構成の概要は、後述の図5、図20、図23等で示される。本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、液晶表示装置に適用したインセル型タッチセンサ付き表示装置である。本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、表示機能及びタッチセンサ機能を構成する要素である兼用電極の形状を工夫する構成により、兼用電極と検出電極との交差による容量を含む経路における負荷を低減する。当該経路の負荷の低減により、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮する。
本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、兼用電極の形状を工夫する構成として、画面エリア内のすべての領域に兼用電極を設ける構成ではなく、図1及び図5等に示されるように、画面エリア内の必要な一部の領域に複数の兼用電極を設け、他の一部の領域に複数の共通電極を設ける構成を有する。また本実施の形態のタッチセンサ付き表示装置は、当該電極形状の工夫の構成に対応した駆動方式として、後述の図8等に示されるように、タッチ検出期間の時に上記複数の兼用電極及び複数の共通電極の電位の状態を好適に制御する構成を有する。これにより上記経路の負荷を低減する。
<比較例>
図38は、本実施の形態をわかりやすく説明するために、本実施の形態に対する比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9における電極等の構成例を示す。比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、そのパネル部において、前述の図37の駆動電極Txに対応する複数(Mとする)の駆動電極Txが内蔵された構成を有する。駆動電極Txは、液晶表示用の共通電極とタッチ駆動用の駆動電極とが一体化され兼用される兼用電極である。また比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、インセル型に対応した駆動方式として、表示期間とタッチ検出期間とを時分割で駆動する方式が適用される。
図38は、本実施の形態をわかりやすく説明するために、本実施の形態に対する比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9における電極等の構成例を示す。比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、そのパネル部において、前述の図37の駆動電極Txに対応する複数(Mとする)の駆動電極Txが内蔵された構成を有する。駆動電極Txは、液晶表示用の共通電極とタッチ駆動用の駆動電極とが一体化され兼用される兼用電極である。また比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、インセル型に対応した駆動方式として、表示期間とタッチ検出期間とを時分割で駆動する方式が適用される。
比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、そのパネル部のXY平面における画面エリアAGにおいて、複数の駆動電極TxがX方向に並行して形成され、複数の検出電極RxがY方向に並行して形成されている。駆動電極Txと検出電極Rxとの対の交差により各検出単位となる容量が構成される。画面エリアAGは、表示エリアAdとタッチ検出エリアAsとが重なるエリアである。
比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9は、画面エリアAGのY方向の幅が複数に分割されることにより、M本の駆動電極Txが構成されている。各駆動電極Txは、Y方向の幅がh0で一定である、X方向に長い長方形の平板状のブロックとして構成されている。図38は、M本の駆動電極Txを、駆動電極Tx1乃至駆動電極TxMで示す。なお図38は、M=16の例を示す。複数の検出電極Rxは、細線により構成され、X方向の配置のピッチが一定である。
画面エリアAGの複数の駆動電極Txの端部は、画面エリアAGの周辺エリアに設けられた駆動部910に接続される。駆動部910は、図37のタッチ駆動部950を含む回路部であり、画面エリアAG内の複数の駆動電極Txをタッチ駆動及び共通駆動する。
比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9の構成は、言い換えると、従来の液晶表示パネル部の表示エリアの全面に形成されている共通電極を、Y方向で複数に分割し、これらを複数の駆動電極Txとして、個別に駆動可能とした構成を有する。
<実施の形態1A>
図1乃至図12等を用いて、本発明の実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。タッチセンサ付き表示装置1は、特に液晶表示装置に適用した、インセル型タッチセンサ付き表示装置である。実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1は、図1及び図5等に示すように、図38の比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9の電極の構成に対して、画面エリアAGの兼用電極の形状を工夫した構成を有する。この構成として、実施の形態1Aは、画面エリアAGのY方向において分割された、複数の兼用電極Tcと複数の共通電極COMとを有し、これらの兼用電極Tcと共通電極COMとがY方向で交互に配置される構成を有する。本構成により、比較例に比べて、駆動電極となる兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部の面積が小さいので、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷が低減される。
図1乃至図12等を用いて、本発明の実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。タッチセンサ付き表示装置1は、特に液晶表示装置に適用した、インセル型タッチセンサ付き表示装置である。実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1は、図1及び図5等に示すように、図38の比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9の電極の構成に対して、画面エリアAGの兼用電極の形状を工夫した構成を有する。この構成として、実施の形態1Aは、画面エリアAGのY方向において分割された、複数の兼用電極Tcと複数の共通電極COMとを有し、これらの兼用電極Tcと共通電極COMとがY方向で交互に配置される構成を有する。本構成により、比較例に比べて、駆動電極となる兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部の面積が小さいので、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷が低減される。
また実施の形態1Aは、上記電極形状の構成に合わせた駆動方式として、後述の図8に示すように、タッチ検出期間Ksに、画面エリアAGの共通電極COMを固定の共通の電圧Vcomによる電位に制御する。実施の形態1Aの駆動方式を、説明上、第1駆動方式と称する。本構成により、上記経路の負荷が低減される。
[パネル部の平面構成]
図1は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1におけるパネル部のXY平面の構成の概要を示す。タッチセンサ付き表示装置1のパネル部は、概略的には、Z方向で重なる2つの基板構造体である、図1(a)のTFT基板11と図1(b)のカラーフィルタ基板12とを有する。図1(a)は、Z方向下側に配置される第1基板構造体であるTFT基板11が兼用電極Tc及び共通電極COMを含む構成を示す。図1(b)は、Z方向上側に配置される第2基板構造体であるカラーフィルタ基板12が検出電極Rxを含む構成を示す。パネル部の詳細は後述の図6等で示す。
図1は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1におけるパネル部のXY平面の構成の概要を示す。タッチセンサ付き表示装置1のパネル部は、概略的には、Z方向で重なる2つの基板構造体である、図1(a)のTFT基板11と図1(b)のカラーフィルタ基板12とを有する。図1(a)は、Z方向下側に配置される第1基板構造体であるTFT基板11が兼用電極Tc及び共通電極COMを含む構成を示す。図1(b)は、Z方向上側に配置される第2基板構造体であるカラーフィルタ基板12が検出電極Rxを含む構成を示す。パネル部の詳細は後述の図6等で示す。
パネル部のXY平面は、画面エリアAGと、画面エリアAGの外側の上下左右のエリアを含む周辺エリアAfとを有する。画面エリアAGは、表示機能の表示エリアAdと、タッチセンサ機能のタッチ検出エリアAsとを含むエリアであり、Z方向において表示エリアAdとタッチ検出エリアAsとが重なるエリアである。パネル部及び画面エリアAGの形状は、図1ではY方向に長い長方形である。
画面エリアAGは、TFT基板11側において、比較例の駆動電極Txの代わりに、X方向に並行するM本の兼用電極Tc、及びM+1本の共通電極COMが形成されている。画面エリアAGは、カラーフィルタ基板12側において、Y方向に並行する複数(Nとする)の検出電極Rxが形成されている。M本の兼用電極Tcを、Y方向上側から順に、兼用電極Tc1乃至兼用電極TcMで示す。M+1本の共通電極Tcを、Y方向上側から順に、共通電極COM_1乃至共通電極COM_M+1で示す。N本の検出電極Rxを、X方向左側から順に、検出電極Rx1乃至検出電極RxNで示す。なお図1は、M=16の例を示す。
兼用電極Tcは、液晶表示の表示機能を構成する共通駆動用の共通電極と、タッチセンサ機能を構成するタッチ駆動用の駆動電極とが一体化されこれらの各機能で兼用される電極である。共通電極COMは、液晶表示の表示機能を構成する共通駆動用の電極である。画面エリアAGにおいて、複数の兼用電極Tcは、X方向に平行に延在してY方向で共通電極COMを介して並置され、複数の共通電極COMは、X方向に平行に延在してY方向で兼用電極Tcを介して並置される。複数の検出電極Rxは、Y方向に平行に延在してX方向で並置される。兼用電極Tc及び共通電極COM、並びに検出電極Rxとは、Z方向において所定の距離をおいてそれぞれ交差し、特にX方向とY方向とで直交する。
周辺エリアAfは、画面エリアAGの各電極に接続される配線や回路部等が形成される。図1では、TFT基板11は、周辺エリアAfのX方向左右両側のエリアに実装される回路部として、液晶表示駆動部30、及び駆動部50を有する。液晶表示駆動部30は、表示エリアAdの画素を駆動する回路部であり、後述の図3のゲート線駆動部151等を含む。駆動部50は、画面エリアAGの複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMに接続され、これらの電極を駆動する回路部である。駆動部50は、複数の兼用電極Tcの共通駆動及びタッチ駆動と、複数の共通電極COMの共通駆動とを行う。
[実装構成例]
図2は、図1に対応した、タッチセンサ付き表示装置1の実装構成例を示す。図2(a)は、TFT基板11側の実装構成例、図2(b)は、カラーフィルタ基板12側の実装構成例を示す。TFT基板11において、画面エリアAGの複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMは、複数の配線21を通じて、駆動部50及び第1のICチップ211に接続されている。周辺エリアAfのX方向左右両側の領域である領域251及び領域252は、配線21及び駆動部50等が実装される領域を示す。
図2は、図1に対応した、タッチセンサ付き表示装置1の実装構成例を示す。図2(a)は、TFT基板11側の実装構成例、図2(b)は、カラーフィルタ基板12側の実装構成例を示す。TFT基板11において、画面エリアAGの複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMは、複数の配線21を通じて、駆動部50及び第1のICチップ211に接続されている。周辺エリアAfのX方向左右両側の領域である領域251及び領域252は、配線21及び駆動部50等が実装される領域を示す。
TFT基板11は、周辺エリアAfのY方向下側のエリアに実装される、第1のICチップ211と、第1のICチップ211に対して接続されるフレキシブルプリント基板230とを有する。第1のICチップ211は、TFT基板11を構成するガラス基板上に実装される。フレキシブルプリント基板230は、第2のICチップ212が搭載されている。フレキシブルプリント基板230は、第1の端子がTFT基板11側の第1のICチップ211に接続され、第2の端子がカラーフィルタ基板12側の複数の検出電極Rxに接続され、第3の端子が外部の電子機器とのインタフェースとなる。なおI/Fはインタフェースの略である。
カラーフィルタ基板12において、画面エリアAGの複数の検出電極Rxは、周辺エリアAfのY方向下側のエリアにおける複数の配線22を通じて、フレキシブルプリント基板230の端子に接続されている。なお検出電極Rxと配線22とを一体的な電極乃至配線と捉えても構わない。
第1のICチップ211は、例えば、タッチセンサ付き表示装置1の制御部、駆動部50の一部、及び液晶表示用の回路部等が実装される。第2のICチップ212は、後述の図3のタッチ検出部60等の回路部が実装される。第1のICチップ211と第2のICチップ212とがフレキシブルプリント基板230を通じて接続され同期する。タッチセンサ付き表示装置1は、第1のICチップ211と第2のICチップ212とを同期制御する。
周辺エリアAfの領域251及び領域252に形成される配線21は、画面エリアAGの複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMのX方向左右両側の端部に接続される。領域251の配線21と領域252の配線21とは左右対称形状である。兼用電極Tcは、X方向左右両側の端部から各配線21を通じて同じ信号及び電圧が印加される。共通電極COMは、X方向左右両側の端部から各配線21を通じて同じ信号及び電圧が印加される。
なお上記画面エリアAGのX方向左右両側から兼用電極Tc等を駆動する構成(説明上、両側駆動構成ともいう)に限らず、画面エリアAGのX方向左右片側からのみ兼用電極Tc等を駆動する構成(説明上、片側駆動構成ともいう)も可能である。両側駆動構成は、片側駆動構成に比べ、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短くできる利点がある。片側駆動構成は、両側駆動構成に比べ、回路部等の実装構成を単純化できる利点がある。
両側駆動構成の場合、画面エリアAGのX方向中心を境に、左側の領域は、兼用電極Tcの左側の端部から入力される信号がタッチ検出に用いられ、右側の領域は、兼用電極Tcの右側の端部から入力される信号がタッチ検出に用いられる。両側駆動構成は、上記左右の領域で信号の経路を使い分けできるので、片側駆動構成に比べて、全体的な経路が短くなる。よって、両側駆動構成は、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短くできる。
[機能ブロック構成及び電子機器]
図3は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1の機能ブロック構成と、タッチセンサ付き表示装置1を備える電子機器3の構成とを示す。タッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5、及び回路部6を有する。パネル部5は、前述のTFT基板11、及びカラーフィルタ基板12を含む。回路部6は、制御部200、駆動部50、タッチ検出部60、ゲート線駆動部151及びソース線駆動部152、等を含む。ゲート線駆動部151及びソース線駆動部152は、前述の液晶表示駆動部30を構成する回路部である。なお図示上、パネル部5と回路部6とを分けているが、図2の例のようにパネル部5に回路部6を実装可能である。また回路部6の各部は適宜統合や分離した形態が可能である。
図3は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1の機能ブロック構成と、タッチセンサ付き表示装置1を備える電子機器3の構成とを示す。タッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5、及び回路部6を有する。パネル部5は、前述のTFT基板11、及びカラーフィルタ基板12を含む。回路部6は、制御部200、駆動部50、タッチ検出部60、ゲート線駆動部151及びソース線駆動部152、等を含む。ゲート線駆動部151及びソース線駆動部152は、前述の液晶表示駆動部30を構成する回路部である。なお図示上、パネル部5と回路部6とを分けているが、図2の例のようにパネル部5に回路部6を実装可能である。また回路部6の各部は適宜統合や分離した形態が可能である。
制御部200は、タッチセンサ付き表示装置1の制御部であり、タッチセンサ機能の制御部と表示機能の制御部とを1つに統合した構成例を示す。制御部200は、タッチセンサ機能と表示機能とを同期制御する。制御部200は、電子機器3の制御部91との間で入出力I/F部93を介して連携し、制御部91からの指示に基づいてタッチセンサ機能及び表示機能を制御する。制御部200は、駆動部50に共通駆動の制御信号やタッチ駆動の制御信号を与え、タッチ検出部60からはタッチ検出情報を受け取る。また制御部200は、制御部91からの映像信号やタイミング信号や制御指示情報に基づき、ゲート線駆動部151及びソース線駆動部152等に駆動制御信号を与える。また制御部200は、制御部91にタッチ検出情報をレポートとして送信する。
ゲート線駆動部151は、TFT基板11のゲート線GL群を走査信号により走査駆動する。ソース線駆動部152は、ゲート線GLの走査に同期して、TFT基板11のソース線SL群にデータ信号を与える。なお本実施の形態はインセル型であり、TFT基板11に兼用電極Tc及び共通電極COMを有するため、液晶表示の共通駆動用の回路部は駆動部50内に統合されている。
駆動部50は、後述の図9等で示すタッチ駆動部51、共通駆動部52、及び走査回路部53等を含む。駆動部50は、制御部200からの制御指示に基づき、タッチ駆動部51と共通駆動部52とを時分割で同期させながら、画面エリアAGの複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMを駆動する。タッチ駆動部51は、タッチセンサ機能におけるタッチ駆動を行う回路部であり、後述の図8で示すタッチ検出期間Ksの時、兼用電極Tcを駆動電極として機能させて、走査駆動によるタッチ駆動を行う。共通駆動部52は、液晶表示の表示機能に対応した共通駆動を行う回路部であり、後述の図8で示す表示期間Kdの時、兼用電極Tcを共通電極として機能させて、共通電極COMと共に、共通駆動を行う。
タッチ検出部60は、検出回路部61、位置計算部62等を含む。タッチ検出部60は、駆動部50によるタッチ駆動に伴うタイミングで、検出回路部61により、カラーフィルタ基板12の画面エリアAGの複数の検出電極Rxからの信号を入力してタッチ検出信号Srとして検出する。そしてタッチ検出部60は、当該タッチ検出信号Srを用いて、位置計算部62により、画面エリアAGにおけるタッチの有無や位置等を計算してタッチ検出情報として取得し、出力する処理を行う。
検出回路部61は、例えば増幅器、整流器、及びアナログ・デジタル変換器等を含む。検出回路部61は、例えば検出電極Rxからの信号を入力して増幅し、整流し、アナログ・デジタル変換することにより、タッチ検出信号Srとして取得する。位置計算部62は、検出回路部61により得た、タッチ検出エリアAsの複数の検出単位に対応した複数のタッチ検出信号Srを用いて、タッチ検出エリアAsにおける詳しいタッチの有無や位置等を計算し、その結果をタッチ検出情報として取得する。
電子機器3は、タッチセンサ付き表示装置1、制御部91、記憶部92、入出力I/F部93、入力装置94、出力装置95、通信I/F部96、バス、及びその他図示しない電源部等を含む。制御部91は、電子機器3の制御処理を行う。入出力I/F部93は、タッチセンサ付き表示装置1が接続され、そのインタフェース処理を行う。制御部91は、例えば外部から映像信号を入力し、あるいは内部で映像信号を生成し、記憶部92に格納する。制御部91は、入出力I/F部93を介して、映像信号やタイミング信号や制御指示情報をタッチセンサ付き表示装置1の制御部200へ与える。制御部91は、入出力I/F部93を介して、タッチセンサ付き表示装置1の制御部200からタッチ検出情報のレポートを取得する。
[液晶表示装置の画素]
図4は、実施の形態1Aのパネル部5に適用される、薄膜トランジスタ(TFT)型の液晶表示装置における画素の等価回路の構成を示す。液晶表示装置のパネル部は、X方向に並行する複数のゲート線GLと、Y方向に並行する複数のソース線SLとの各交差部に対応させて画素が構成される。この画素は、スイッチ素子であるTFT素子35と、画素電極36と、保持容量37とを有する。TFT素子35のゲート端子gはゲート線GLに接続され、ソース端子sはソース線SLに接続され、ドレイン端子dは画素電極36及び保持容量36の一方の端子に接続される。ゲート線GLは、表示エリアAdの画素を選択するための走査線となる。ソース線SLは、表示エリアAdの画素に表示データを与えるためのデータ線となる。データ線は信号線とも呼ばれる。画素電極36の対向側の電極及び保持容量36の他方の端子は、共通電極38として画素間で共通に接続される。共通電極38は、実施の形態1Aのパネル部5では、共通電極COM、及び兼用電極Tcのうちの共通電極としての機能により構成される。
図4は、実施の形態1Aのパネル部5に適用される、薄膜トランジスタ(TFT)型の液晶表示装置における画素の等価回路の構成を示す。液晶表示装置のパネル部は、X方向に並行する複数のゲート線GLと、Y方向に並行する複数のソース線SLとの各交差部に対応させて画素が構成される。この画素は、スイッチ素子であるTFT素子35と、画素電極36と、保持容量37とを有する。TFT素子35のゲート端子gはゲート線GLに接続され、ソース端子sはソース線SLに接続され、ドレイン端子dは画素電極36及び保持容量36の一方の端子に接続される。ゲート線GLは、表示エリアAdの画素を選択するための走査線となる。ソース線SLは、表示エリアAdの画素に表示データを与えるためのデータ線となる。データ線は信号線とも呼ばれる。画素電極36の対向側の電極及び保持容量36の他方の端子は、共通電極38として画素間で共通に接続される。共通電極38は、実施の形態1Aのパネル部5では、共通電極COM、及び兼用電極Tcのうちの共通電極としての機能により構成される。
[画面エリアの電極構成]
図5は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1における画面エリアAGの各電極に関するXY平面の構成を示す。なお図5は、前述の両側駆動構成であるが、X方向左側のみ配線21が接続されるように省略して図示している。
図5は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1における画面エリアAGの各電極に関するXY平面の構成を示す。なお図5は、前述の両側駆動構成であるが、X方向左側のみ配線21が接続されるように省略して図示している。
実施の形態1Aの画面エリアAGの電極の構成は、図38の比較例のインセル型タッチセンサ付き表示装置9における画面エリアAGの複数の駆動電極Txを、複数の兼用電極Tcと複数の共通電極COMとに分割し、兼用電極Tcと共通電極COMとをY方向で交互に配置した構成に相当する。画面エリアAGにおける複数の兼用電極Tcと複数の共通電極COMとは、Z方向の同じ層に形成されている。
比較例におけるY方向の幅h0を持つ駆動電極Txは、実施の形態1Aにおいて、幅htを持つ兼用電極Tcと、幅hcを持つ共通電極COMとに分割されている。複数の兼用電極Tcは、Y方向の幅がhtで一定である。複数の共通電極COMは、Y方向の幅がhcで一定である。実施の形態1Aでは、兼用電極Tcの幅htと共通電極COMの幅hcとが同じである。実施の形態1Aの画面エリアAGのX方向及びY方向のサイズは、比較例の画面エリアAGのサイズと同じとする。実施の形態1Aの兼用電極Tcの数であるMは、比較例の駆動電極Txの数であるMと同じである。
実施の形態1Aは、XY平面における画面エリアAGの領域におけるY方向の幅を、所定の幅ht及び幅hcにより複数の領域に分割することにより、複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMが構成されている。例えば画面エリアAGのY方向の幅を、2M+1個の領域に分割することにより、M本の兼用電極Tc及びM+1本の共通電極COMが構成されている。当該分割により、複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMは、それぞれ、X方向に長い長方形の平板状のブロックとして構成されている。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMとは、短い間隔で並置され、電気的に分離されている。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COM、例えば兼用電極Tc1と共通電極COM_2との間は、上記短い間隔に対応するスリットが配置されている。これによりY方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMは電気的に分離されている。図5の501は、上記スリットであり、図5はスリット501が配置される位置の例を示している。
複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMのY方向の配置のピッチはp2で一定である。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMとの配置のピッチはp1で一定である。兼用電極TcのY方向の幅ht及び共通電極COMのY方向の幅hcは、検出電極Rxの細線のX方向の幅よりも大きい。検出電極Rxは、例えば比較例の検出電極Rxと同様の構成を有する。検出電極Rxは、一定の幅の直線的な細線による形状を有する。複数の検出電極Rxは、X方向の配置のピッチがp3で一定である。
兼用電極Tc、共通電極COM、及び検出電極Rxは、例えば後述のITOにより構成される。
兼用電極Tcと検出電極Rxとの対の交差により、検出単位Uとなる容量が構成される。兼用電極Tcと検出電極Rxとの対は、Z方向で所定の距離をおいて交差することにより、XY平面視において交差部c1を有する。交差部c1は、兼用電極Tcと検出電極RxとがZ方向で重なる領域であり、図5では検出電極Rxの細線の一部である。同様に、共通電極COMと検出電極Rxとの対は、XY平面視において交差部c2を有する。交差部c2は、共通電極COMと検出電極RxとがZ方向で重なる領域であり、図5では検出電極Rxの細線の一部である。
兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の付近の領域は、Z方向下側の兼用電極Tcの領域とZ方向上側の検出電極Rxの領域との間に電界が形成され、当該電界に対応して構成される容量により、タッチ検出が可能な領域となる。当該交差部c1の付近の領域に形成される電界は、交差部c1のX方向左右にある、検出電極Rxとは重ならない兼用電極Tcの領域と、交差部c1の検出電極Rxの細線の領域との間で形成される電界を含む。本明細書では、上記兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の付近に対応して構成される容量、及び当該容量によるタッチ検出が可能な領域を、検出単位Uとして定義する。なお当該検出単位Uとなる容量は、比較例の図37では検出単位Uxとなる容量Cxと対応する。なお図5では、検出単位Uは、交差部c1を中心にした概略正方形の領域として示している。パネル部5の電極の構成において、画面エリアAGにおける複数の検出単位Uは、それぞれの中心点を結ぶと概略正方形の格子になるように配置される。
実施の形態1Aのパネル部5は、上記兼用電極Tcと共通電極COMとに分割された構成により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積が、図38の比較例の駆動電極Txと検出電極Rxとの交差部の面積よりも小さい。比較例の駆動電極Txの幅h0に対し、実施の形態1Aの兼用電極Tcの幅htは、例えば、約1/2であり、これに伴い交差部c1の面積も約1/2である。
また実施の形態1Aのパネル部5は、上記兼用電極Tcの構成に伴い、検出電極Rxとの交差部として新たに共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2を有する。実施の形態1Aでは、共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2の面積は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積と同じである。
実施の形態1Aのパネル部5は、上記兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積が小さいので、当該交差部c1の付近の負荷が低い。また当該交差部c1、兼用電極Tc、及び検出電極Rxを含む、画面エリアAG内の経路部の負荷が低い。よって実施の形態1Aは、兼用電極Tcのタッチ駆動のタッチ駆動時間、及び画面エリアAGの複数の兼用電極Tcのタッチ駆動時間を含むタッチ検出期間を短くできる。
なお図5は、画面エリアAGのY方向一番上側に1本目の共通電極COM_1を設け、画面エリアAGのY方向一番下側にM+1本目の共通電極COM_M+1を設ける構成例を示している。兼用電極TcのY方向上下両側に共通電極COMが配置されることにより、画面エリアAGにおける各兼用電極Tcの特性、及び経路の負荷の特性等を均一化している。この構成例に限らず、画面エリアAGのY方向一番上側に兼用電極Tcが配置される構成としてもよいし、画面エリアAGのY方向一番下側に兼用電極Tcが配置される構成としてもよい。
[パネル部の断面構成]
図6は、図5のd1−d2の線に対応した、パネル部5の概略的なXZ断面の構成を示す。この断面は、特に兼用電極Tcがある箇所に対応した断面を示す。なお共通電極COMがある箇所に対応した断面も図6と同様になる。601は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による検出単位Uとなる容量のイメージを示す。
図6は、図5のd1−d2の線に対応した、パネル部5の概略的なXZ断面の構成を示す。この断面は、特に兼用電極Tcがある箇所に対応した断面を示す。なお共通電極COMがある箇所に対応した断面も図6と同様になる。601は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による検出単位Uとなる容量のイメージを示す。
図7は、図5のd3−d4の線に対応した、パネル部5の概略的なYZ断面の構成を示す。この断面は、特に検出電極Rxがある箇所に対応した断面を示す。
図6及び図7において、パネル部5は、兼用電極Tc、共通電極COM、及び検出電極Rxを内蔵した、インセル型に対応した液晶表示パネル部である。パネル部5は、Z方向の背面側の第1基板構造体であるTFT基板11と、前面側の第2基板構造体であるカラーフィルタ基板12と、それらの間に封止される表示機能層である液晶層13とを有する。パネル部5における背面s3及び前面s4には公知の偏光板等が接続され、背面s3には公知のバックライト等が接続されるが、図示を省略する。
液晶層13は、液晶が封止されその配向が制御される層であり、表示エリアAdの画素により制御され、画像を表示するための層である。液晶層13は、そのZ方向の下面s5及び上面s6に公知の配向膜が形成されるが図示を省略する。また液晶層13は、画面エリアAGの外側の周辺エリアAfに対応する領域に封止部を含むが図示を省略する。液晶層13の駆動方式として、本実施の形態では、横電界型の一種であるフリンジ・フィールド・スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)を適用した場合を示すが、これに限らず各種適用可能である。FFSの場合、TFT基板11において、誘電体層16を介して、共通電極として機能する兼用電極Tcと、画素電極36とが基板面に垂直なZ方向に重ねて設けられる。回路部6からの兼用電極Tc及び画素電極36等に対する電圧の制御に基づいて液晶層13の液晶の配向が制御される。FFSでは、主に基板面に対して斜め方向または放物線状の電界、いわゆるフリンジ電界が発生する。
TFT基板11においては、ガラス基板111上に、TFT層113、電極層14、誘電体層16、及び画素電極層15等が形成される。TFT層113は、ガラス基板111上に、図4のようなTFT素子35、ゲート線GL、及びソース線SL等が形成される層を簡略的に示す。表示エリアAdにおいて、電極層14における複数の共通電極COM、及び複数の兼用電極Tcの共通電極としての機能は、共通の状態になるように駆動される。画素電極層15は、表示エリアAdの画素のマトリクスに対応した個別の電極部による画素電極36が形成される層を示す。表示エリアAdにおいて、画素電極36は、画素ごとの状態になるように駆動される。
電極層14は、兼用電極Tc及び共通電極COMが形成された層を示す。図6の断面では、兼用電極TcのみがX方向に延在している。図7の断面では共通電極COMと兼用電極Tcとが交互にY方向に並置されている。なお電極層14は、周辺エリアAfにおいて、兼用電極Tcの端部と配線21とが接続される部分、及び共通電極COMの端部と配線21とが接続される部分を含む。画面エリアAGの電極と周辺エリアAfの配線との接続の形態は、例えば電極の端部と配線の端部とのZ方向の積層による形態等が可能である。
カラーフィルタ基板12においては、ガラス基板112に、カラーフィルタ層114、及び検出電極層17が形成される。カラーフィルタ層114は、各色のカラーフィルタ、遮光膜、及びオーバーコート膜等が形成される層を簡略的に示す。カラーフィルタ層114は、例えばZ方向において液晶層13の上面s6に近い側に形成される。なお周辺エリアAfは、例えば遮光膜が形成される。検出電極層17は、検出電極Rxが形成される層であり、例えばZ方向においてカラーフィルタ基板11の前面s4に近い側に形成される。図6の断面では、検出電極Rxの細線の断面がX方向に一定のピッチp3で配置されている。図7の断面では、検出電極Rxの細線がY方向に延在している。なお検出電極層17は、周辺エリアAfにおいて、検出電極Rxの端部と配線22とが接続される部分を含む。
実施の形態1Aにおいて、上記電極層14の兼用電極Tc及び共通電極COM、並びに検出電極層17の検出電極Rxは、酸化インジウム錫(ITO:Indium Tin Oxide)等の、可視光透過性の導電性材料で構成される。また他の実施の形態では、電極層14及び検出電極層17は、ITOに限らず、例えばITOよりも低抵抗の金属材料により構成されてもよいし、ITOと低抵抗の金属材料との組合せにより構成されてもよい。
タッチセンサ付き表示装置1のパネル部5の断面の構造は、上記構造に限らず可能である。また各断面図は概略であり、実装においては例えば液晶層13のZ方向の厚さがTFT基板11等の厚さに比べて小さく、他の寸法や比率についても実装に応じる。
[駆動方式及び駆動期間]
図8は、実施の形態1A等のタッチセンサ付き表示装置1における駆動方式及び駆動期間の構成例として、各種の信号及び電圧のタイミング図を示す。図8の駆動方式及び駆動期間の構成例は、フレーム期間Fにおける表示期間Kdとタッチ検出期間Ksとの時分割の駆動方式及びそれに対応した駆動期間の構成例を示している。
図8は、実施の形態1A等のタッチセンサ付き表示装置1における駆動方式及び駆動期間の構成例として、各種の信号及び電圧のタイミング図を示す。図8の駆動方式及び駆動期間の構成例は、フレーム期間Fにおける表示期間Kdとタッチ検出期間Ksとの時分割の駆動方式及びそれに対応した駆動期間の構成例を示している。
フレーム期間Fは、液晶表示に対応したフレーム画像を表示するための所定の長さの期間である。表示期間Kdは、表示機能における表示エリアAdへのフレーム画像表示のための画素書き込み期間等を含む期間である。タッチ検出期間Ksは、タッチセンサ機能におけるタッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcの走査駆動によって行われるタッチ駆動の時間、及び当該タッチ駆動に伴う複数の検出電極Rxからのタッチ検出の時間を確保する期間である。1つのタッチ検出期間Ksは、タッチ検出エリアAsの面内のすべての兼用電極Tcを走査駆動する時間を含む。
本駆動方式は、フレーム期間Fごとに表示期間Kd及びタッチ検出期間Ksを同期させ、フレーム期間F内では、表示期間Kd、タッチ検出期間Ksの順に時分割で駆動する。本駆動方式は、固定の長さのフレーム期間F内に、所定の長さの表示期間Kd、及び所定の長さのタッチ検出期間Ksが収まるように各時間が確保される。なお表示期間Kdとタッチ検出期間Ksの順は逆でもよい。
図8(a)のFsyncは、固定の長さのフレーム期間Fを規定する信号を示す。図8(b)のS_GLは、ゲート線駆動部151からゲート線GLへの走査信号を示す。図8(c)のS_SLは、ソース線駆動部152からソース線SLへのデータ信号を示す。図8(d)のS_PIXは、画素ごとの透過率に応じて画素電極36へ印加される画素電圧の例を示す。図8(e1)の信号S_COMは、実施の形態1Aの第1駆動方式の場合に駆動部50から共通電極COMに印加する信号及び電圧を示す。図8(e2)の信号S_COMは、後述の第2駆動方式の場合に駆動部50から共通電極COMに印加する信号及び電圧を示す。図8(e3)の信号S_COMは、後述の第3駆動方式の場合に駆動部50から共通電極COMに印加する信号及び電圧を示す。図8(f)のS_Tcは、駆動部50から兼用電極Tcに印加する信号及び電圧の例として、タッチ駆動信号Stを示す。図8(g)のS_Rxは、検出電極Rxから出力されタッチ検出部60に入力されタッチ検出信号Srとして検出される信号を示す。
[第1駆動方式]
実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1は、前述の図5の電極形状の構成に合わせた、時分割の駆動方式として、下記の第1駆動方式を用いる。第1駆動方式は、図8(e1)の信号S_COM等で示される。第1駆動方式は、まず表示期間Kdにおいて、表示エリアAdのすべての兼用電極Tc及び共通電極COMに、液晶表示の共通駆動用の電圧Vcomを印加する。これにより表示エリアAdのすべての兼用電極Tc及び共通電極COMを共通の電位の状態に制御する。第1駆動方式は、次に、タッチ検出期間Ksにおいて、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcにおける走査対象及び走査単位の兼用電極Tcに対して順次にタッチ駆動信号Stを印加する。また第1駆動方式は、上記兼用電極Tcのタッチ駆動に伴い、タッチ検出エリアAsの複数の共通電極COMに、表示期間Kdの時と同じ電圧Vcomを印加する。第1駆動方式により前述の経路の負荷が低減される。
実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1は、前述の図5の電極形状の構成に合わせた、時分割の駆動方式として、下記の第1駆動方式を用いる。第1駆動方式は、図8(e1)の信号S_COM等で示される。第1駆動方式は、まず表示期間Kdにおいて、表示エリアAdのすべての兼用電極Tc及び共通電極COMに、液晶表示の共通駆動用の電圧Vcomを印加する。これにより表示エリアAdのすべての兼用電極Tc及び共通電極COMを共通の電位の状態に制御する。第1駆動方式は、次に、タッチ検出期間Ksにおいて、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcにおける走査対象及び走査単位の兼用電極Tcに対して順次にタッチ駆動信号Stを印加する。また第1駆動方式は、上記兼用電極Tcのタッチ駆動に伴い、タッチ検出エリアAsの複数の共通電極COMに、表示期間Kdの時と同じ電圧Vcomを印加する。第1駆動方式により前述の経路の負荷が低減される。
実施の形態1Aの第1駆動方式における詳しい動作例は以下である。図8(e1)の信号S_COM及び図8(f)の信号S_Tcに関して、駆動部50は、表示期間Kdの時、共通駆動部52及び走査回路部53により、電圧Vcomによる信号を、表示エリアAdのすべての共通電極COM及びすべての兼用電極Tcに印加する。なお電圧Vcomは、詳しくは液晶表示の駆動方式、例えば前述のFFSに応じて規定される電圧である。
次に、図8(f)の信号S_Tcに関して、駆動部50は、タッチ検出期間Ksの時、タッチ駆動部51及び走査回路部53により、所定の周波数によるタッチ駆動信号Stを生成して、タッチ検出エリアAs内の複数の兼用電極Tcに順次に印加する走査駆動によるタッチ駆動を行う。このタッチ駆動に対応したタイミングで、図8(g)の信号S_Rxとして、タッチ検出部60は、検出電極Rxからタッチ検出信号Srを検出する。
また図8(e1)の信号S_COMに関して、駆動部50は、タッチ検出期間Ksの時、共通駆動部52及び走査回路部53により、電圧Vcomによる信号を、画面エリアAGのすべての共通電極COMに印加する。即ち共通電極COMは、フレーム期間F内において固定の電圧Vcomによる電位に維持される。これにより、前述の共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2の付近は負荷が低くなる。
[駆動部の回路構成]
図9は、実施の形態1Aにおける第1駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。図9の構成は、TFT基板11における周辺エリアAfのうちの左側及び下側のエリアに駆動部50の回路や配線が実装される例を示す。なお図9は前述の両側駆動構成であり、周辺エリアAfの右側のエリアにも左側のエリアと同様に回路や配線が実装されるが、図示を省略する。また図9は、周辺エリアAfに実装される液晶表示駆動部30等の回路については図示を省略している。また図9の画面エリアAGは、Y方向上側から順に、兼用電極Tc1、共通電極COM_1、兼用電極Tc2、共通電極COM_2、乃至、兼用電極TcM、共通電極COM_M、の順に配置される構成例を示す。
図9は、実施の形態1Aにおける第1駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。図9の構成は、TFT基板11における周辺エリアAfのうちの左側及び下側のエリアに駆動部50の回路や配線が実装される例を示す。なお図9は前述の両側駆動構成であり、周辺エリアAfの右側のエリアにも左側のエリアと同様に回路や配線が実装されるが、図示を省略する。また図9は、周辺エリアAfに実装される液晶表示駆動部30等の回路については図示を省略している。また図9の画面エリアAGは、Y方向上側から順に、兼用電極Tc1、共通電極COM_1、兼用電極Tc2、共通電極COM_2、乃至、兼用電極TcM、共通電極COM_M、の順に配置される構成例を示す。
図9の駆動部50は、タッチ駆動部51、共通駆動部52、走査回路部53、及び信号選択スイッチ部54を有する。また、前述の兼用電極Tc及び共通電極COMに接続される配線21は、図9では、配線J1と配線J2とを含む。配線J1は、タッチ駆動部51からのタッチ駆動信号Stが伝送される。配線J2は、共通駆動部52からの電圧Vcomの信号Scが印加される。
タッチ駆動部51は、信号電圧源として、タッチ駆動信号Stの生成のための所定の直流の電圧Vtを発生する電圧源v1を含む。タッチ駆動部51は、電圧源v1による電圧Vtに基づき、レベルシフタ等の回路により、所定の周波数によるタッチ駆動信号Stのパルスを生成し、配線J1へ出力する。
共通駆動部52は、信号電圧源として、所定の直流の電圧Vcomを発生する電圧源v2を含む。共通駆動部52は、電圧源v2による電圧Vcomによる共通駆動用の信号Scを、配線J2へ出力する。
駆動部50は、走査回路部53により、所定の駆動方式に応じた駆動のタイミングを制御する。走査回路部53は、タッチ駆動時の走査駆動、及び共通駆動を含む、各駆動のタイミングを制御するためのタイミング回路、及びシフトレジスタ等を含んで構成される。走査回路部53は、各駆動のタイミングの制御に応じた制御信号を生成し、信号選択スイッチ部54へ出力する。この制御信号は、信号選択スイッチ部54内のスイッチ素子のオン及びオフ等を切り替える。実施の形態1Aの走査回路部53は、兼用電極Tcの制御のための制御信号TcSELを出力する。
駆動部50は、走査回路部53により、信号選択スイッチ部54内の各スイッチ素子のオン及びオフ等の動作のタイミングを任意に制御可能である。これにより、例えば画面エリアAG内の複数の兼用電極Tcの走査駆動における走査対象及び走査単位の兼用電極Tcの選択やそれらの走査順序等を任意に制御可能である。
信号選択スイッチ部54は、画面エリアAGの各兼用電極Tc及び各共通電極COMと、タッチ駆動部51、共通駆動部52、及び走査回路部53との間に設けられる。信号選択スイッチ部54は、複数の選択スイッチ部SWAを含む。複数の選択スイッチ部SWAのそれぞれの出力端子は、画面エリアAGの複数の兼用電極Tcのうちの対応する兼用電極Tcの端部に接続される。タッチ駆動信号Stの配線J1は、複数の選択スイッチ部SWAのそれぞれの入力端子に接続される。電圧Vcomの信号Scの配線J2は、複数の選択スイッチ部SWAのそれぞれの入力端子と、画面エリアAGの複数の共通電極COMのそれぞれの端部とに接続される。
信号選択スイッチ部54は、走査回路部53からの制御信号TcSELに基づき、各選択スイッチ部SWAの信号及び電圧の出力を切り替える。選択スイッチ部SWAは、制御信号TcSELにより、配線J1からのタッチ駆動信号Stの入力と、配線J2からの信号Scの入力とを切り替え、それら2つの入力のうち1つを選択して、兼用電極Tcへ出力する。各選択スイッチ部SWAは、内部に第1のスイッチ素子SWaと第2のスイッチ素子SWbとを含む。第1のスイッチ素子SWaは、入力端子に配線J1が接続され、出力端子に兼用電極Tcが接続され、制御入力端子に制御信号TcSELが入力される。第2のスイッチ素子SWbは、入力端子に配線J2が接続され、出力端子に兼用電極Tcが接続され、制御入力端子に制御信号TcSELが入力される。スイッチ素子SWbの制御入力は、スイッチ素子SWaの制御入力に対してオン及びオフの論理が逆になるように接続される。
上記駆動部50の回路構成において、表示期間Kdの時は、例えば制御信号TcSELのオフにより、選択スイッチ部SWAの第1のスイッチ素子SWaがオフ、第2のスイッチ素子SWbがオンにされる。これにより、表示エリアAdのすべての兼用電極Tc及び共通電極COMに、電圧Vcomによる信号Scが印加される。またタッチ検出期間Ksの時は、走査対象の兼用電極Tcに接続される選択スイッチ部SWAに対する制御信号TcSELがオン、その他の兼用電極Tcに接続される選択スイッチ部SWAに対する制御信号TcSELがオフにされる。これにより、走査対象の兼用電極Tcに接続される選択スイッチ部SWAの第1のスイッチ素子SWaがオン、第2のスイッチ素子SWbがオフにされる。これにより、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcに、タッチ駆動信号Stが順次に印加される。
[第1走査駆動方式]
図10は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1におけるタッチ検出期間Ksの時の画面エリアAGの走査駆動方式及びその走査駆動例を示す。実施の形態1Aの走査駆動方式を、説明上、第1走査駆動方式と称する。第1走査駆動方式において、タッチ検出期間Ksの時のタッチ駆動として、駆動部50は、走査回路部53を用いて、タッチ駆動信号Stを、タッチ検出エリアAsのM本の兼用電極Tcに対してY方向上側から1本ずつ順次に印加する走査駆動を行う。当該走査駆動の際の複数の兼用電極Tcの走査scは、同じタッチ駆動信号Stを用いて行われる。第1走査駆動方式は、1回の走査対象及び走査単位として1本の兼用電極Tcである。
図10は、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1におけるタッチ検出期間Ksの時の画面エリアAGの走査駆動方式及びその走査駆動例を示す。実施の形態1Aの走査駆動方式を、説明上、第1走査駆動方式と称する。第1走査駆動方式において、タッチ検出期間Ksの時のタッチ駆動として、駆動部50は、走査回路部53を用いて、タッチ駆動信号Stを、タッチ検出エリアAsのM本の兼用電極Tcに対してY方向上側から1本ずつ順次に印加する走査駆動を行う。当該走査駆動の際の複数の兼用電極Tcの走査scは、同じタッチ駆動信号Stを用いて行われる。第1走査駆動方式は、1回の走査対象及び走査単位として1本の兼用電極Tcである。
駆動部50は、タッチ検出エリアAsの走査scにおける1番目の走査sc1において、1番目の兼用電極Tc1のX方向左右両側の端部へ同時にタッチ駆動信号Stを印加する。次に、駆動部50は、2番目の走査sc2として、2番目の兼用電極Tc2のX方向左右両側の端部へ同時にタッチ駆動信号Stを印加する。駆動部50は、同様に走査scを繰り返し、M番目の走査scMとして、M番目の兼用電極TcMのX方向左右両側の端部へ同時にタッチ駆動信号Stを印加する。上記のように、第1走査駆動方式は、タッチ検出エリアAsの全体を1回走査するにあたり、兼用電極Tcごとのタッチ駆動をM回実行する。
また実施の形態1Aの第1駆動方式の場合、上記の各兼用電極Tcの走査の際、走査対象の兼用電極TcのY方向上下に隣り合う共通電極COMを含むすべての共通電極COMは、前述の図8の電圧Vcomによる電位になるように制御される。当該制御により、走査対象の兼用電極Tcを含む経路部の負荷が低減されると共に、走査対象の兼用電極Tcにおける各検出単位Uのタッチ検出感度が高くなる。
図示しないが、上記走査駆動に対応して、タッチ検出部60は、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcを伝送され各検出単位Uの容量を通じて検出電極Rxへと伝送されて出力される信号を、タッチ検出信号として検出する。これによりタッチ検出エリアAs内のすべての検出単位Uについてタッチ検出が行われる。なお図10の走査順序に限らず、駆動部50は、前述の走査回路部53を用いて、画面エリアAG内の任意の兼用電極Tcを走査対象として選択しながら任意の順序で走査が可能である。
[静電容量方式のタッチセンサ装置]
図11は、補足として静電容量方式のタッチセンサ装置の原理を簡略的に示す。図11(a)は、静電容量方式のタッチセンサ装置400の基本構造を示す。図11(b)は図11(a)の等価回路を示す。図11(c)は図11(a)及び図11(b)のタッチセンサ装置400によるタッチ駆動及びタッチ検出の際の信号及び電圧の例を示す。図11(a)において、タッチセンサ装置400は、誘電体DELを挟んで配置される駆動電極Txと検出電極Rxとの電極対において、前述の検出単位U及び容量Cxに対応付けられる容量C1が形成される。タッチセンサ装置400は、検出電極Rx側の面における指FNG等の導電体の近接乃至接触による容量C1の変化を利用して、タッチ有無等の状態を検出する。
図11は、補足として静電容量方式のタッチセンサ装置の原理を簡略的に示す。図11(a)は、静電容量方式のタッチセンサ装置400の基本構造を示す。図11(b)は図11(a)の等価回路を示す。図11(c)は図11(a)及び図11(b)のタッチセンサ装置400によるタッチ駆動及びタッチ検出の際の信号及び電圧の例を示す。図11(a)において、タッチセンサ装置400は、誘電体DELを挟んで配置される駆動電極Txと検出電極Rxとの電極対において、前述の検出単位U及び容量Cxに対応付けられる容量C1が形成される。タッチセンサ装置400は、検出電極Rx側の面における指FNG等の導電体の近接乃至接触による容量C1の変化を利用して、タッチ有無等の状態を検出する。
図11(b)の容量C1の一端側である駆動電極Txは、交流信号源ASSに接続される。容量C1の他端側である検出電極Rxに接続されるノード401は、抵抗Rを介して接地されると共に、電圧検出器DETに接続される。タッチ駆動時には、交流信号源ASSから駆動電極Txに対して、入力信号であるタッチ駆動信号Stが印加される。入力信号であるタッチ駆動信号Stに対し、タッチセンサ装置400の容量C1を介して電流I1が流れる。そして当該電流I1に基づき、検出電極Rx側の電圧検出器DETにより、出力信号であるタッチ検出信号Srが検出される。
図11(c)において、入力信号であるタッチ駆動信号Stは、所定の周波数及び電圧Vtの交流のパルスによる信号である。出力信号であるタッチ検出信号Srの電圧は、タッチ無し時、即ち導電体がタッチセンサ装置400の前面側の検出電極Rxに近接乃至接触していない状態では、電圧V1である。出力信号であるタッチ検出信号Srの電圧は、タッチ有り時、即ち導電体がタッチセンサ装置400の前面側の検出電極Rxに近接乃至接触している状態では、電圧V2である。
タッチ無し時には、図11(b)のように容量C1に対する充放電に伴い、容量C1の静電容量値に応じた電流I1が流れる。これにより、電圧検出器DETで検出される電圧は、図11(c)の電圧V1である。またタッチ有り時には、図11(b)のように導電体による容量C2が容量C1に対して直列に追加接続された形となり、その分当該領域では電界が減少する。この状態では、容量C1及び容量C2に対する充放電に伴い、容量C1及び容量C2の各々の静電容量値に応じた電流I1及び電流I2が流れる。これにより、検出電極Rx側のノード401の電圧は、容量C1及び容量C2の各々の静電容量値に応じた電流I1及び電流I2の値により定まる分圧となる。この時、電圧検出器DETで検出される電圧は、図11(c)の電圧V2のように、タッチ無し時の電圧V1よりも低くなる。
電圧検出器DETを含む回路部は、例えば検出電極Rx側から入力される出力信号の電圧を増幅してタッチ検出信号Srとして検出する。電圧検出器DETを含む回路部は、例えば、タッチ検出信号Srの電圧を閾値電圧Vthと比較し、当該電圧が例えば電圧V2のように閾値電圧Vthよりも小さい場合、タッチ有りの状態として検出する。
[効果等]
以上のように、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。
以上のように、実施の形態1Aのタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。
図12は、実施の形態1Aの効果について補足するための説明図であり、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量Cxを含む経路部における負荷について示す。図12は、タッチ駆動対象の兼用電極Tciと、検出対象の検出電極Rxiとの電極対の交差による、検出対象となる容量Ci及び検出単位Uiを含む、1つの経路部1201の例を示す。容量Ciは、兼用電極Tciと検出電極Rxiとの交差部c1の付近に構成される。図12では、容量Ciを丸印で示し、また検出単位Uiは、容量Ciを含む部分を概略正方形で示す。
上記タッチ検出エリアAs内の経路部1201は、当該経路部1201を伝送される信号にとって、検出対象となる交差部c1の容量Ci及び検出単位Uiと、それ以外の、途中に経由する複数の各々の交差部c1における非検出対象の容量C0及び検出単位U0とが存在する。上記容量Ci及び検出単位Uiを検出対象として経路部1201を伝送される信号にとって、経路部1201のそれぞれの非検出対象の検出単位U0及び容量C0は、相応の負荷として働く。
駆動部50は、走査駆動の際、兼用電極Tciの例えば左側の端部にタッチ駆動信号Stのパルスを印加する。当該タッチ駆動信号Stのパルスは、兼用電極TciをX方向右方へ伝送され、検出単位Uiの容量Ciを介して、検出電極Rxiへと伝送される。そして、当該検出電極RxiをY方向下方へ伝送された信号は、タッチ検出部60に入力され、タッチ検出部60は、当該信号をタッチ検出信号Srとして検出する。
上記の兼用電極Tci、検出単位Uiの容量Ci、及び検出電極Rxiを含んだ経路部1201において、実施の形態1Aは、前述の電極形状等の工夫により、検出対象の容量Ciを含む検出単位Uiにおける負荷が低減される。また、当該経路部1201の途上に存在する、検出単位Uiの容量Ci以外の、それぞれの検出単位U0の容量C0においても、同様に電極形状等の工夫により、負荷が低減される。実施の形態1Aは、上記経路部1201における負荷が低減されるので、当該経路部1201に関するタッチ駆動時間を短縮することができる。上記経路部1201と同様に、画面エリアAG内の他の交差部c1における検出単位及び容量を経由する他の経路部においても、タッチ駆動時間を短縮することができる。従って、実施の形態1Aは、タッチ駆動時間を含むタッチ検出期間Ksを短縮することができる。
[変形例]
実施の形態1Aは、以下のような変形例が可能である。前述の図5の構成は、兼用電極Tcの幅htと共通電極COMの幅hcとが同じとし、当該幅の比率を1対1とした。また図5に示す構成では、兼用電極Tc及び共通電極COMを同じ平板の形状とした。しかし本発明は図5に示す構成に限らない。比較例の駆動電極Txの幅h0に対して、実施の形態1Aの兼用電極Tcの幅ht及び共通電極COMの幅hcを調整することにより、経路の負荷とタッチ検出感度とのバランスを設計できる。
実施の形態1Aは、以下のような変形例が可能である。前述の図5の構成は、兼用電極Tcの幅htと共通電極COMの幅hcとが同じとし、当該幅の比率を1対1とした。また図5に示す構成では、兼用電極Tc及び共通電極COMを同じ平板の形状とした。しかし本発明は図5に示す構成に限らない。比較例の駆動電極Txの幅h0に対して、実施の形態1Aの兼用電極Tcの幅ht及び共通電極COMの幅hcを調整することにより、経路の負荷とタッチ検出感度とのバランスを設計できる。
図29(a)は、第1の変形例を示す。第1の変形例では、兼用電極Tcの幅htが共通電極COMの幅hcよりも大きい構成を有する。この構成は、兼用電極Tcの幅htが相対的に大きく、交差部c1の面積が相対的に大きいので、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の付近に構成される容量による検出単位Uにおけるタッチ検出感度を相対的に高めることができる。
図29(b)は、第2の変形例を示す。第2の変形例では、兼用電極Tcの幅htが共通電極COMの幅hcよりも小さい構成を有する。この構成は、兼用電極Tcの幅htが相対的に小さく、交差部c1の面積が相対的に小さいので、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の付近に構成される容量、及び当該容量を含む経路部における負荷を相対的に低くすることができる。
図30(a)は、第3の変形例を示す。第3の変形例として、検出電極Rxは、Y方向に延在する細線部86からX方向左右両側へ張り出す細線による張り出し電極部87を有する。検出電極Rxの張り出し電極部87は、兼用電極TcとのZ方向の重なりの面積が少ない形状にするとよい。張り出し電極部87は、例えば共通電極COMのZ方向上方に配置される。第3の変形例は、検出電極Rx間の兼用電極Tcの領域と、検出電極Rxの張り出し電極部87との間で電界が生じるので、タッチ検出感度を高めることができる。張り出し電極部87の張り出しの方向は、X方向左右片側のみでもよい。
図30(b)は、第4の変形例を示す。第4の変形例として、検出電極Rxは、XY平面視での矩形の開口部を持つ矩形の枠状の張り出し電極部88を有する。張り出し電極部88の開口部は、検出電極Rx間の兼用電極Tcの領域のZ方向上方に配置される。第4の変形例は、検出電極Rx間の兼用電極Tcの領域と、検出電極Rxの張り出し電極部88との間で開口部を通じて電界が生じるので、タッチ検出感度を高めることができる。張り出し電極部88の張り出しの方向は、X方向左右両側としてもよい。
<実施の形態1B>
図13乃至図15等を用いて、実施の形態1Bのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Bのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5等の構成と同様であり、駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Bは、図5の電極形状等の構成に合わせた駆動方式として第2駆動方式を用いる。
図13乃至図15等を用いて、実施の形態1Bのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Bのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5等の構成と同様であり、駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Bは、図5の電極形状等の構成に合わせた駆動方式として第2駆動方式を用いる。
[第2駆動方式]
実施の形態1Bにおける第2駆動方式は、前述の図8(e2)の信号S_COM等で示される。第2駆動方式は、第1駆動方式に対して、タッチ検出期間Ksの共通電極COMの制御が異なる。第2駆動方式は、駆動部50により、共通電極COMの状態を、電圧Vcomによる電位の状態と、ハイ・インピーダンス状態との2つの状態の間で切り替える。なお図8中、ハイ・インピーダンス状態を「Hi−Z」で示す。
実施の形態1Bにおける第2駆動方式は、前述の図8(e2)の信号S_COM等で示される。第2駆動方式は、第1駆動方式に対して、タッチ検出期間Ksの共通電極COMの制御が異なる。第2駆動方式は、駆動部50により、共通電極COMの状態を、電圧Vcomによる電位の状態と、ハイ・インピーダンス状態との2つの状態の間で切り替える。なお図8中、ハイ・インピーダンス状態を「Hi−Z」で示す。
図8において、第2駆動方式の動作例は以下である。まず表示期間Kdの時の動作、及び次のタッチ検出期間Ksの時の図8(f)の信号S_Tcに関するタッチ駆動の動作等は、実施の形態1Aの第1駆動方式と同様である。図8(e2)の信号S_COMに関して、タッチ検出期間Ksの時、駆動部50は、走査回路部53による制御信号に基づき、画面エリアAG内のすべての共通電極COMを、電圧Vcomによる状態から、ハイ・インピーダンス状態に切り替える。
第2駆動方式の場合、表示期間Kdに比べて短いタッチ検出期間Ksの間に、共通電極COMの状態を電圧Vcomによる電位からハイ・インピーダンス状態に変化させることにより、前述の経路における共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2の付近の負荷を低くできる。
[駆動部の回路構成]
図13は、実施の形態1Bにおける第2駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。図13の構成は、図9の構成と異なる要素として、信号選択スイッチ部54は、実施の形態1Aと同じ複数の選択スイッチ部SWAに加え、画面エリアAGの複数の共通電極COMに接続される、複数の選択スイッチ部SWBを有する。選択スイッチ部SWBは、電圧Vcomの信号Scの配線J2と、絶縁部J3とに接続されている。走査回路部53は、共通電極COMの状態を制御するための制御信号COMSELを選択スイッチ部SWBへ出力する。
図13は、実施の形態1Bにおける第2駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。図13の構成は、図9の構成と異なる要素として、信号選択スイッチ部54は、実施の形態1Aと同じ複数の選択スイッチ部SWAに加え、画面エリアAGの複数の共通電極COMに接続される、複数の選択スイッチ部SWBを有する。選択スイッチ部SWBは、電圧Vcomの信号Scの配線J2と、絶縁部J3とに接続されている。走査回路部53は、共通電極COMの状態を制御するための制御信号COMSELを選択スイッチ部SWBへ出力する。
駆動部50は、走査回路部53により、タッチ検出期間Ksの時、信号選択スイッチ部54の複数の選択スイッチ部SWBの状態を、絶縁部J3との接続の状態に切り替えることにより、画面エリアAGの複数の共通電極COMをハイ・インピーダンス状態に切り替える。
信号Scの配線J2は、複数の選択スイッチ部SWAのそれぞれの入力端子と、複数の選択スイッチ部SWBのそれぞれの入力端子とに接続される。絶縁部J3は、選択スイッチ部SWBごとに接続される絶縁部J3_1乃至絶縁部J3_Mを含む。絶縁部J3_1乃至絶縁部J3_Mは、対応する選択スイッチ部SWBの入力端子に接続される。複数の選択スイッチ部SWBのそれぞれの出力は、画面エリアAGの複数の共通電極COMのうちの対応する共通電極COMの端部に接続される。
信号選択スイッチ部54は、走査回路部53からの制御信号COMSELに基づき、各選択スイッチ部SWBの信号及び電圧の出力を切り替える。選択スイッチ部SWBは、制御信号COMSELにより、配線J2からの信号Scの入力の状態と、絶縁部J3との接続の状態とを切り替え、それら2つの状態のうち1つを選択して、共通電極COMへの出力の状態とする。各選択スイッチ部SWBは、内部に第1のスイッチ素子SWcと第2のスイッチ素子SWdとを含む。第1のスイッチ素子SWcは、入力端子に配線J2が接続され、出力端子に共通電極COMが接続され、制御入力端子に制御信号COMSELが入力される。第2のスイッチ素子SWdは、入力端子に絶縁部J3が接続され、出力端子に共通電極COMが接続され、制御入力端子に制御信号COMSELが入力される。スイッチ素子SWdの制御入力は、スイッチ素子SWcの制御入力に対してオン及びオフの論理が逆になるように接続される。
絶縁部J3は、共通電極COMの状態を図8のハイ・インピーダンス状態にするための電気的非接続部である。制御信号COMSELにより選択スイッチ部SWBの選択状態として絶縁部J3との接続の状態が選択された場合、選択スイッチ部SWBの出力の状態がハイ・インピーダンス状態となる。これにより選択スイッチ部SWBに接続されている共通電極COMは、ハイ・インピーダンス状態になる。共通電極COMは、このハイ・インピーダンス状態の時、電気的に切り離されたフローティング状態である。
[兼用電極出力部]
図14は、実施の形態1Bの駆動部50のうち、1つの兼用電極Tcへの出力に対応した回路部である、兼用電極出力部701の構成例を示す。兼用電極出力部701は、図13の選択スイッチ部SWAを有する。兼用電極出力部701は、選択スイッチ部SWAにより、配線J1からの電圧Vtによるタッチ駆動信号Stの入力と、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力との2つの入力から、制御信号TcSELに応じて1つを選択して兼用電極Tcへの信号S_Tcとして出力する。
図14は、実施の形態1Bの駆動部50のうち、1つの兼用電極Tcへの出力に対応した回路部である、兼用電極出力部701の構成例を示す。兼用電極出力部701は、図13の選択スイッチ部SWAを有する。兼用電極出力部701は、選択スイッチ部SWAにより、配線J1からの電圧Vtによるタッチ駆動信号Stの入力と、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力との2つの入力から、制御信号TcSELに応じて1つを選択して兼用電極Tcへの信号S_Tcとして出力する。
選択スイッチ部SWAは、配線J1に接続されるスイッチ素子SWa、配線J2に接続されるスイッチ素子SWb、及び制御信号TcSELの線に接続されるNOT回路711を有する。スイッチ素子SWa及びスイッチ素子SWbは、CMOSスイッチ等で構成される。NOT回路711は、走査回路部53からの制御信号TcSELを入力し、出力はスイッチ素子SWa及びスイッチ素子SWbの相補的な制御入力端子に接続される。NOT回路711は、制御信号TcSELのオン及びオフの論理的な反転信号を出力する。
スイッチ素子SWaは、入力端子に配線J1からの電圧Vtに基づくタッチ駆動信号Stが入力され、出力端子に兼用電極Tcが接続され兼用電極Tcへの信号S_Tcを出力する。スイッチ素子SWaは、相補的な制御入力端子に制御信号TcSELが入力される。スイッチ素子SWbは、入力端子に配線J2からの電圧Vcomによる信号Scが入力され、出力端子に兼用電極Tcが接続され兼用電極Tcへの信号S_Tcを出力する。スイッチ素子SWbは、相補的な制御入力端子に、制御信号TcSELのNOT回路711による反転信号が入力される。
走査回路部53及び兼用電極出力部701における、図8(f)の信号S_Tcに対応した動作例は以下である。まず表示期間Kdの時、走査回路部53は、すべての兼用電極Tcへの制御信号TcSELをオフ、例えば低電圧信号とする。兼用電極出力部701は、制御信号TcSELがオフの場合、選択スイッチ部SWAのスイッチ素子SWaがオフ、スイッチ素子SWbがオン、例えば高電圧信号となる。これにより選択スイッチ部SWAはスイッチ素子SWbのオンにより選択される信号Scを信号S_Tcとして兼用電極Tcへ出力する。これにより図8(f)のように共通の電圧Vcomがすべての兼用電極Tcに印加される。
次にタッチ検出期間Ksの時、走査回路部53は、走査対象の兼用電極Tcへの制御信号TcSELをオンとし、他の兼用電極Tcへの制御信号TcSELをオフとする。兼用電極出力部701は、制御信号TcSELがオンの場合、選択スイッチ部SWAのスイッチ素子SWaがオン、スイッチ素子SWbがオフとなる。これにより選択スイッチ部SWAはスイッチ素子SWaのオンにより選択されるタッチ駆動信号Stを信号S_Tcとして兼用電極Tcへ出力する。これにより図8(f)のようにタッチ駆動信号Stが走査対象の兼用電極Tcに印加される。
[共通電極出力部]
図15は、実施の形態1Bの駆動部50のうち、1つの共通電極COMへの出力に対応した回路部である、共通電極出力部702の構成例を示す。共通電極出力部702は、図13の選択スイッチ部SWBを有する。共通電極出力部702は、選択スイッチ部SWBにより、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力の状態と、絶縁部J3との接続の状態との2つの状態から、制御信号COMSELに応じて1つを選択して共通電極COMへの信号S_COMの状態とする。
図15は、実施の形態1Bの駆動部50のうち、1つの共通電極COMへの出力に対応した回路部である、共通電極出力部702の構成例を示す。共通電極出力部702は、図13の選択スイッチ部SWBを有する。共通電極出力部702は、選択スイッチ部SWBにより、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力の状態と、絶縁部J3との接続の状態との2つの状態から、制御信号COMSELに応じて1つを選択して共通電極COMへの信号S_COMの状態とする。
選択スイッチ部SWBは、配線J2に接続されるスイッチ素子SWc、配線J2に接続されるスイッチ素子SWd、及び制御信号COMSELの線に接続されるNOT回路712を有する。スイッチ素子SWc及びスイッチ素子SWdは、CMOSスイッチ等で構成される。NOT回路712は、走査回路部53からの制御信号COMSELを入力し、出力はスイッチ素子SWc及びスイッチ素子SWdの相補的な制御入力端子に接続されている。NOT回路712は、制御信号COMSELのオン及びオフの論理的な反転信号を出力する。
スイッチ素子SWcは、入力端子に配線J2からの電圧Vcomに基づく信号Scが入力され、出力端子に共通電極COMが接続され共通電極COMへの信号S_COMを出力する。スイッチ素子SWcは、相補的な制御入力端子に制御信号COMSELが入力される。スイッチ素子SWdは、入力端子に絶縁部J3が接続され、出力端子に共通電極COMが接続され共通電極COMへの信号S_COMを出力する。スイッチ素子SWdは、相補的な制御入力端子に、制御信号COMSELのNOT回路712による反転信号が入力される。
絶縁部J3は、例えば1MΩといった高抵抗を有する電気的非接続部である。選択スイッチ部SWBは、スイッチ素子SWdのオンにより絶縁部J3との接続の状態が選択された場合、共通電極COMへの出力の信号S_COMとして、ハイ・インピーダンス状態になる。絶縁部J3は、例えばスリーステート・バッファ等の回路部で構成されてもよい。
走査回路部53及び共通電極出力部702における、図8(e2)の信号S_COMに対応した動作例は以下である。まず表示期間Kdの時、走査回路部53は、すべての共通電極COMへの制御信号COMSELをオン、例えば低電圧信号とする。共通電極出力部702は、制御信号COMSELがオンの場合、選択スイッチ部SWBのスイッチ素子SWcがオン、スイッチ素子SWdがオフ、例えば高電圧信号となる。これにより選択スイッチ部SWBはスイッチ素子SWcのオンにより選択される信号Scを信号S_COMとして共通電極COMへ出力する。これにより図8(e2)のように共通の電圧Vcomがすべての共通電極COMに印加される。
次にタッチ検出期間Ksの時、走査回路部53は、すべての共通電極COMへの制御信号COMSELをオフに切り替える。共通電極出力部702は、制御信号COMSELがオフの場合、選択スイッチ部SWBのスイッチ素子SWcがオフ、スイッチ素子SWdがオンとなる。これにより選択スイッチ部SWBはスイッチ素子SWdのオンにより選択される絶縁部J3との接続の状態になる。これにより図8(e2)のようにすべての共通電極COMがハイ・インピーダンス状態になる。
<実施の形態1C>
図16等を用いて、実施の形態1Cのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Cのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの構成と同様であり、駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Cは、図5の電極形状等の構成に合わせた駆動方式として第3駆動方式を用いる。
図16等を用いて、実施の形態1Cのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Cのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの構成と同様であり、駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Cは、図5の電極形状等の構成に合わせた駆動方式として第3駆動方式を用いる。
[第3駆動方式]
実施の形態1Cにおける第3駆動方式は、前述の図8(e3)の信号S_COM等で示される。第3駆動方式は、第1駆動方式に対して、タッチ検出期間Ksの共通電極COMの制御が異なる。第3駆動方式は、駆動部50により、共通電極COMの状態を、電圧Vcomによる電位の状態と、電圧Vcomとは異なる所定の電圧Veによる電位の状態との2つの状態の間で切り替える。
実施の形態1Cにおける第3駆動方式は、前述の図8(e3)の信号S_COM等で示される。第3駆動方式は、第1駆動方式に対して、タッチ検出期間Ksの共通電極COMの制御が異なる。第3駆動方式は、駆動部50により、共通電極COMの状態を、電圧Vcomによる電位の状態と、電圧Vcomとは異なる所定の電圧Veによる電位の状態との2つの状態の間で切り替える。
図8において、第3駆動方式の動作例は以下である。まず表示期間Kdの時の動作、及び次のタッチ検出期間Ksの時の図8(f)の信号S_Tcに関するタッチ駆動の動作等は、実施の形態1Aの第1駆動方式と同様である。図8(e3)の信号S_COMに関して、タッチ検出期間Ksの時、駆動部50は、走査回路部53による制御信号に基づき、画面エリアAG内のすべての共通電極COMを、電圧Vcomによる状態から、電圧Veによる電位の状態に切り替える。
[駆動部の回路構成]
図16は、実施の形態1Cにおける第3駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。第3駆動方式の駆動部50は、第1駆動方式とは異なる要素として、電圧Veによる信号Seを生成する回路部、信号Seを伝送する配線J4、及び、信号Scと信号Seとから選択して共通電極COMへ出力する選択スイッチ部SWB等を含む。走査回路部53は、共通電極COMの制御のための制御信号COMSELを出力する。
図16は、実施の形態1Cにおける第3駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。第3駆動方式の駆動部50は、第1駆動方式とは異なる要素として、電圧Veによる信号Seを生成する回路部、信号Seを伝送する配線J4、及び、信号Scと信号Seとから選択して共通電極COMへ出力する選択スイッチ部SWB等を含む。走査回路部53は、共通電極COMの制御のための制御信号COMSELを出力する。
共通駆動部52は、信号電圧源として、所定の直流の電圧Veを発生する電圧源v3を含む。共通駆動部52は、電圧源v3による電圧Veによる信号Seを配線J4に印加する。配線J4の信号Seは、信号選択スイッチ部54の選択スイッチ部SWBの入力端子に入力される。
選択スイッチ部SWBは、走査回路部53からの制御信号COMSELに応じて、電圧Vcomによる信号Scと、電圧Veによる信号Seとの2つから1つを選択して共通電極COMへ出力する。選択スイッチ部SWBの内部構成は、実施の形態1Bと同様にスイッチ素子やNOT回路等で構成可能である。
第3駆動方式は、タッチ検出期間Ksの時、共通電極COMの電位を、表示期間Kdの時の電圧Vcomによる電位とは異なる電圧Veによる電位にすることができる。電圧Veによる電位は、例えば、共通電極COMの隣の兼用電極Tcにおけるタッチ駆動信号Stの電圧Vtに応じた好適な電圧Veによる電圧にすることができる。
[変形例]
前述の実施の形態1Aの第1駆動方式、実施の形態1Bの第2駆動方式、及び実施の形態1Cの第3駆動方式に関して、以下の変形例が可能である。この変形例のタッチセンサ付き表示装置は、第1駆動方式による制御状態と、第2駆動方式による制御状態と、第3駆動方式による制御状態とを適宜切り替える機能を有する。この変形例のタッチセンサ付き表示装置は、上記制御状態の切り替えが可能な駆動部50の回路構成を有し、この構成は、図9、図13、及び図16等を統合した構成である。この変形例の駆動方式は、共通電極COMの状態として電圧Vcomによる電位に固定する制御状態と、ハイ・インピーダンス状態にする制御状態とを適宜切り替え可能である。またこの変形例の駆動方式は、共通電極COMの状態として電圧Veによる電位にする制御状態と、ハイ・インピーダンス状態にする制御状態とを適宜切り替え可能である。
前述の実施の形態1Aの第1駆動方式、実施の形態1Bの第2駆動方式、及び実施の形態1Cの第3駆動方式に関して、以下の変形例が可能である。この変形例のタッチセンサ付き表示装置は、第1駆動方式による制御状態と、第2駆動方式による制御状態と、第3駆動方式による制御状態とを適宜切り替える機能を有する。この変形例のタッチセンサ付き表示装置は、上記制御状態の切り替えが可能な駆動部50の回路構成を有し、この構成は、図9、図13、及び図16等を統合した構成である。この変形例の駆動方式は、共通電極COMの状態として電圧Vcomによる電位に固定する制御状態と、ハイ・インピーダンス状態にする制御状態とを適宜切り替え可能である。またこの変形例の駆動方式は、共通電極COMの状態として電圧Veによる電位にする制御状態と、ハイ・インピーダンス状態にする制御状態とを適宜切り替え可能である。
<実施の形態1D>
図17を用いて、実施の形態1Dのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Dのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5の構成と同様であり、回路部6による走査駆動方式が異なる。実施の形態1Dの走査駆動方式を、説明上、第2走査駆動方式と称する。
図17を用いて、実施の形態1Dのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Dのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5の構成と同様であり、回路部6による走査駆動方式が異なる。実施の形態1Dの走査駆動方式を、説明上、第2走査駆動方式と称する。
[第2走査駆動方式]
図17は、実施の形態1Dにおける第2走査駆動方式として、タッチ検出期間Ksの時の画面エリアAGの複数の兼用電極Tcの走査駆動例を示す。第2走査駆動方式において、タッチ検出期間Ksの時、駆動部50は、走査回路部53を用いて、タッチ駆動信号Stを、タッチ検出エリアAsのM本の兼用電極Tcに対して、Y方向上側から2本ずつ順次に印加する走査駆動を行う。第2走査駆動方式は、1回の走査ごとに走査対象及び走査単位として2本の兼用電極Tcを同時に同じタッチ駆動信号Stにより駆動する。なお図17は両側駆動構成における片側の走査駆動のみを図示している。
図17は、実施の形態1Dにおける第2走査駆動方式として、タッチ検出期間Ksの時の画面エリアAGの複数の兼用電極Tcの走査駆動例を示す。第2走査駆動方式において、タッチ検出期間Ksの時、駆動部50は、走査回路部53を用いて、タッチ駆動信号Stを、タッチ検出エリアAsのM本の兼用電極Tcに対して、Y方向上側から2本ずつ順次に印加する走査駆動を行う。第2走査駆動方式は、1回の走査ごとに走査対象及び走査単位として2本の兼用電極Tcを同時に同じタッチ駆動信号Stにより駆動する。なお図17は両側駆動構成における片側の走査駆動のみを図示している。
駆動部50は、タッチ検出エリアAsの走査scにおける1番目の走査sc1において、兼用電極Tc1及び兼用電極Tc2の2本1組を走査対象として同時にタッチ駆動信号Stを印加する。次に、駆動部50は、2番目の走査sc2として、兼用電極Tc3及び兼用電極Tc4の2本1組を走査対象として、同時にタッチ駆動信号Stを印加する。駆動部50は、同様に2本1組の単位で走査を繰り返し、L番目の走査scLとして、兼用電極TcM−1及び兼用電極TcMの2本1組を対象として、同時にタッチ駆動信号Stを印加する。走査数であるLは、兼用電極Tcの数であるMに対し、L=M/2である。
上記のように、第2走査駆動方式は、タッチ検出エリアAsの全体を1回走査するにあたり、2本1組の兼用電極Tcごとのタッチ駆動をL回実行する。第2走査駆動方式は、第1走査駆動方式に比べて、タッチ検出エリアAsの走査数が少ないので、タッチ検出期間Ksを短縮することができる。
また実施の形態1Dの第2走査駆動方式において、上記の各兼用電極Tcの走査の際、走査対象の兼用電極TcのY方向上下に隣り合う共通電極COMは、前述の図8の例えば電圧Vcomによる電位に制御される。当該制御により、走査対象の兼用電極Tcを含む経路部の負荷が低減されると共に、走査対象の兼用電極Tcにおける各検出単位Uのタッチ検出感度が高くなる。
なお図17の走査順序に限らず、駆動部50は、前述の走査回路部53を用いて、画面エリアAG内の任意の2本の兼用電極Tcを走査対象として選択しながら任意の順序で走査が可能である。例えば、駆動部50は、画面エリアAG内のY方向で共通電極COMを介して隣り合う2本の兼用電極Tcに限らず、Y方向で1つ以上の兼用電極Tcを介して離れた2本の兼用電極Tcを走査対象として選択してもよい。また1回の走査で同時に駆動する兼用電極Tcの数は2本に限らず、3本、4本といったように複数本を1組として走査対象とする構成が上記と同様に可能である。
なお前述の第2駆動方式の場合、図10の第1走査駆動方式及び図17の第2走査駆動方式において、タッチ検出エリアAsの共通電極COMはハイ・インピーダンス状態に制御される。前述の第3駆動方式の場合、図10の第1走査駆動方式及び図17の第2走査駆動方式において、タッチ検出エリアAsの共通電極COMは電圧Veによる電位の状態に制御される。
<実施の形態1E>
図18等を用いて、実施の形態1Eのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Eのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5の構成と同様であり、走査駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Eの走査駆動方式を、説明上、第3走査駆動方式と称する。
図18等を用いて、実施の形態1Eのタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態1Eのタッチセンサ付き表示装置1は、パネル部5の構成が実施の形態1Aの図5の構成と同様であり、走査駆動方式及び回路部6の構成が異なる。実施の形態1Eの走査駆動方式を、説明上、第3走査駆動方式と称する。
実施の形態1Eの第3走査駆動方式は、タッチ検出期間Ksの時に、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcを順次に駆動する走査駆動の際、走査対象の兼用電極Tcにタッチ駆動信号Stを印加すると共に、その他の非走査対象の兼用電極Tcをハイ・インピーダンス状態に切り替える。
[第3走査駆動方式]
図18は、実施の形態1Eにおける第3走査駆動方式に対応した駆動期間の構成例を示す。フレーム期間Fにおいて、まず表示期間Kdは、前述と同様であり、画面エリアAGのすべての兼用電極Tc及びすべての共通電極COMが共通の電圧Vcomによる電位の状態に制御される。タッチ検出期間Ksにおいて、複数の共通電極COMは、例えば前述の図8(e2)の信号S_COMと同じであり、ハイ・インピーダンス状態に制御される。
図18は、実施の形態1Eにおける第3走査駆動方式に対応した駆動期間の構成例を示す。フレーム期間Fにおいて、まず表示期間Kdは、前述と同様であり、画面エリアAGのすべての兼用電極Tc及びすべての共通電極COMが共通の電圧Vcomによる電位の状態に制御される。タッチ検出期間Ksにおいて、複数の共通電極COMは、例えば前述の図8(e2)の信号S_COMと同じであり、ハイ・インピーダンス状態に制御される。
タッチ検出期間Ksにおいて、駆動部50は、タッチ検出エリアAsの複数の兼用電極Tcを例えば前述の図10と同様に1本ずつ順次に走査駆動する。図18(f1)の信号S_Tc1は、1番目の兼用電極Tc1の駆動の状態を示す。T1は、兼用電極Tc1の走査駆動におけるタッチ駆動時間を示す。タッチ駆動時間T1の間は、兼用電極Tc1が走査対象であり、タッチ検出エリアAs内のその他の兼用電極Tcは非走査対象である。タッチ駆動時間T1において、走査対象である兼用電極Tc1は、タッチ駆動信号Stのパルスが印加される。
同様に、図18(f2)の信号S_Tc2は、2番目の兼用電極Tc2の駆動の状態を示す。タッチ駆動時間T1に続くタッチ駆動時間T2において、兼用電極Tc2は、タッチ駆動信号Stのパルスが印加される。同様に、図18(f3)の信号S_TcMは、M番目の兼用電極TcMの駆動の状態を示す。タッチ駆動時間TMにおいて、兼用電極TcMは、タッチ駆動信号Stのパルスが印加される。
第3走査駆動方式において、駆動部50は、タッチ駆動時間T1の時に兼用電極Tc1にタッチ駆動信号Stを印加する間、その他の兼用電極Tcである兼用電極Tc2乃至兼用電極TcMについては、ハイ・インピーダンス状態になるように制御する。また、駆動部50は、タッチ駆動時間T1の兼用電極Tc1の走査を終えると、次のタッチ駆動時間T2以降の時間においては、兼用電極Tc1の状態をハイ・インピーダンス状態になるように制御する。同様に、駆動部50は、タッチ検出エリアAs内の各兼用電極Tcについて、走査時のみタッチ駆動信号Stを印加し、その他の時間はハイ・インピーダンス状態になるように制御する。
上記により、第3走査駆動方式は、画面エリアAG内のある兼用電極Tcを走査駆動している間、当該兼用電極TcのY方向上下における近くにある共通電極COM及び兼用電極Tcはすべてハイ・インピーダンス状態に維持されている。これにより、走査対象の兼用電極Tcを含む経路部における負荷が低減されると共に、走査対象の兼用電極Tcにおける各検出単位のタッチ検出感度を高めることができる。
[駆動部の回路構成]
図19は、実施の形態1Eにおける第3走査駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。この駆動部50の構成は、実施の形態1Bの図13の構成とは異なる要素として、信号選択スイッチ部54は、兼用電極Tcに接続される選択スイッチ部SWAとして、配線J1からのタッチ駆動信号Stの入力、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力に加え、絶縁部J3aに接続される入力を有する、選択スイッチ部SWAを含む。選択スイッチ部SWAは、走査回路部53からの制御信号TcSELに応じて、タッチ駆動信号Stと、信号Scと、絶縁部J3aとの接続の状態との3つから1つを選択して兼用電極Tcへの出力の状態とする。選択スイッチ部SWBの構成は、実施の形態1Bと同様であり、配線J2からの信号Scの入力と、絶縁部J3bに接続される入力とを有する。
図19は、実施の形態1Eにおける第3走査駆動方式に対応した駆動部50の回路構成を示す。この駆動部50の構成は、実施の形態1Bの図13の構成とは異なる要素として、信号選択スイッチ部54は、兼用電極Tcに接続される選択スイッチ部SWAとして、配線J1からのタッチ駆動信号Stの入力、配線J2からの電圧Vcomによる信号Scの入力に加え、絶縁部J3aに接続される入力を有する、選択スイッチ部SWAを含む。選択スイッチ部SWAは、走査回路部53からの制御信号TcSELに応じて、タッチ駆動信号Stと、信号Scと、絶縁部J3aとの接続の状態との3つから1つを選択して兼用電極Tcへの出力の状態とする。選択スイッチ部SWBの構成は、実施の形態1Bと同様であり、配線J2からの信号Scの入力と、絶縁部J3bに接続される入力とを有する。
実施の形態1Eは、変形例として、タッチ検出期間Ksの時に非走査対象の兼用電極Tcを、ハイ・インピーダンス状態ではなく、前述の第3駆動方式のように、電圧Veによる電位の状態に制御するようにしてもよい。
<実施の形態2>
図20乃至図22を用いて、本発明の実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態2及び後述の実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1は、実施の形態1のパネル部5の兼用電極Tc及び共通電極COMを含む電極形状を更に工夫した構成を有する。本構成により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減すると共に、タッチ検出感度を維持または向上する。なお実施の形態2及び実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1の全体や回路部6等の構成は、実施の形態1Aの図1乃至図3等と同様の構成が可能である。また実施の形態2及び実施の形態3の駆動方式は、実施の形態1Aの図8の駆動方式等と同様の構成が可能である。
図20乃至図22を用いて、本発明の実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態2及び後述の実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1は、実施の形態1のパネル部5の兼用電極Tc及び共通電極COMを含む電極形状を更に工夫した構成を有する。本構成により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減すると共に、タッチ検出感度を維持または向上する。なお実施の形態2及び実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1の全体や回路部6等の構成は、実施の形態1Aの図1乃至図3等と同様の構成が可能である。また実施の形態2及び実施の形態3の駆動方式は、実施の形態1Aの図8の駆動方式等と同様の構成が可能である。
[画面エリアの電極構成]
図20は、実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1のパネル部5における、画面エリアAGの電極のXY平面の構成を示す。図20は、特にTFT基板11側の兼用電極Tc及び共通電極COMの構成を実線で示し、カラーフィルタ基板12側の検出電極Rxの構成を破線で示す。
図20は、実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1のパネル部5における、画面エリアAGの電極のXY平面の構成を示す。図20は、特にTFT基板11側の兼用電極Tc及び共通電極COMの構成を実線で示し、カラーフィルタ基板12側の検出電極Rxの構成を破線で示す。
実施の形態2のパネル部5の構成は、電極形状の工夫として、前述の図38の比較例に対して、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部の面積を低減した構成を有する。またその構成に対応させて、共通電極COMと検出電極Rxとの交差部の面積が大きい構成、及び、兼用電極Tcにおける検出電極Rxとの交差部以外の領域の面積が極力大きい構成、等を有する。本構成により、兼用電極Tc、検出単位U、及び検出電極Rxを含む前述の経路部の負荷が低減されると共に、検出単位Uのタッチ検出感度が高くなる。
兼用電極Tcは、検出電極Rxとの交差部においてY方向の幅を細線化し、それ以外の検出電極Rx間にある部分のY方向の幅を太線化した形状を有する。またこの兼用電極Tcの形状に合わせて、共通電極COMは、検出電極Rxとの交差部においてY方向の幅を太線化し、それ以外の検出電極Rx間にある部分のY方向の幅を細線化した形状を有する。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMとは、Z方向の同じ層において形成され、一定の短い間隔で並置され、電気的に分離されている。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COM、例えば兼用電極Tc1と共通電極COM_2との間は、上記短い間隔に対応するスリットが配置されている。これによりY方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMは電気的に分離されている。
複数の兼用電極Tc及び複数の共通電極COMは、Y方向の配置のピッチが実施の形態1Aと同じピッチp2で一定である。Y方向で隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMとの配置のピッチは実施の形態1Aと同じピッチp1で一定である。
複数の検出電極Rxは、X方向における配置のピッチが実施の形態1Aのピッチp3と同じである。実施の形態2では、複数の検出電極Rxは、タッチ検出部60乃至配線22に接続される1本の検出電極Rxごとに、画面エリアAG内において2本の細線部に分岐する形状を有する。1本の検出電極Rxにおける2本の細線部のX方向の配置のピッチは、検出電極Rxのピッチp3に対して1/2であるピッチp4である。実施の形態2では、画面エリアAGの検出電極Rxの複数の細線部は、一定のピッチp4で配置される。
図21は、図20の電極の構成の詳細を示す拡大図を示す。兼用電極Tcは、細線部71と、張り出し電極部72とを有する。細線部71は、X方向に延在する電極部であり、幅がh1である。細線部71は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積が小さい構成に対応して細線化された電極部である。張り出し電極部72は、細線部71からY方向上下両側に張り出す矩形の電極部を含む。領域r1は、兼用電極Tcの細線部71及び張り出し電極部72を含む矩形の領域を示す。張り出し電極部72は、検出単位Uとなる容量が構成される箇所に対応した領域r1の面積が大きい構成に対応して太線化された電極部である。交差部c1の面積が小さいので、当該交差部c1の付近の負荷が低い。
共通電極COMは、兼用電極Tcの形状と対応させて、細線部41と、張り出し電極部42とを有する。細線部41は、X方向に延在する細線による電極部であり、幅がh5である。細線部41は、兼用電極Tcの張り出し電極部72及び領域r1の面積が大きい構成に対応して細線化された電極部である。張り出し電極部42は、細線部41からY方向上下両側に張り出す矩形の電極部を含む。領域r2は、共通電極COMの細線部41及び張り出し電極部42を含む矩形の領域を示す。領域r2は、共通電極COMと検出電極RxとがZ方向で重なる交差部c2と対応する。張り出し電極部42は、共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2の面積が大きい構成に対応した電極部である。交差部c2の面積は交差部c1の面積に対して大きいが、共通電極COMは前述の電圧Vcomによる電位等に制御されるので、当該交差部c2の付近の負荷は低い。
兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1について、兼用電極Tcの細線部71のY方向の幅h1は、実施の形態1Aの兼用電極Tcの幅htに比べて小さい。兼用電極Tcの張り出し電極部72を含む領域r1のY方向の幅h2は、実施の形態1Aの兼用電極Tcの幅htに比べて大きい。各幅の関係は、h1<ht<h2である。
共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2について、共通電極COMの細線部41及び張り出し電極部42を含む領域r2のY方向の幅h4は、実施の形態1Aの共通電極COMの幅hcに比べて大きい。共通電極COMの細線部41のY方向の幅h5は、実施の形態1Aの共通電極COMの幅hcに比べて小さい。各幅の関係は、h5<hc<h4である。
検出電極Rxは、実施の形態2では、1本の細線部80が画面エリアAGにおいて2本の細線部である細線部81及び細線部82に分岐する形状を有する。X方向における検出電極Rxの2本の細線部である細線部81と細線部82との間の領域は、兼用電極Tcの張り出し電極部72を含む領域r1が配置され、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量に対応した検出単位Uが構成される。実施の形態2は、当該検出電極Rxの細線部の間の兼用電極Tcの領域r1におけるY方向の幅h2及びX方向の幅h3が大きいことにより当該領域r1の面積が極力大きい構成を有する。本構成により、領域r1及び交差部c1に対応して構成される容量による検出単位Uにおけるタッチ検出感度を高くできる。当該検出単位U及び領域r1に対応して構成される電界は、Z方向下側の兼用電極Tcの張り出し電極部72を含む領域r1と、Z方向上側の検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で生じる電界を含む。
兼用電極Tcの張り出し電極部72及び領域r1のX方向の幅h3は、検出電極Rxの2本の細線部である細線部81と細線部82との間の距離と概略同じである。兼用電極Tcの細線部71のX方向の幅、及び共通電極COMの張り出し電極部42のX方向の幅h6は、検出電極Rxの細線部81及び細線部82の幅と概略同じである。
実施の形態2のタッチ検出エリアAsにおける検出単位Uは、検出電極Rxにおける1本の細線部80を中心に画面エリアAGにおいて2本に分岐する細線部である細線部81と細線部82との間の兼用電極Tcの領域r1に対応して構成される。検出電極Rxの一方の細線部81と、そのX方向左右両側にある兼用電極Tcの領域r1との間でそれぞれ電界が生じる。また、検出電極Rxの他方の細線部82と、そのX方向左右両側にある兼用電極Tcの領域r1との間でそれぞれ電界が生じる。これらの電界により、検出単位Uに対応した容量が構成される。
実施の形態2のパネル部5は、上記電極形状の構成における、各電極部のサイズや比率、例えば幅h1乃至幅h6等が設計される。これにより、検出単位Uの容量を含む経路の負荷が所定の負荷まで低減されると共に、検出単位Uの容量のタッチ検出感度が所定の感度以上となるようにされる。
なお上記実施の形態2のパネル部5の電極形状の構成は、兼用電極Tc及び共通電極COMのY方向のエッジが、表示エリアAdの画素乃至画素を構成する電極のY方向のエッジとなるべく一致する構成とすると好ましい。
なお図21の2101は、隣り合う兼用電極Tcと共通電極COMとの間に配置されるスリットの位置の例を示す。当該スリットは、兼用電極Tc及び共通電極COMの形状に対応して、X方向に延在するスリット部とY方向に延在するスリット部とを含む。当該スリットは、兼用電極Tcの張り出し電極部72の形状に対応して、X方向に延在するスリット部と、Y方向に延在するスリット部とが交互に接続される形状を有する。
[電界]
図22は、実施の形態2の図20の電極構成に対応した電界の発生の様子を示す。図22(a)は、図20の兼用電極Tc及び共通電極COMの一部を示す。図22(b)は、図22(a)のg1−g2の線のXZ断面における電界の様子を示す。この断面は、兼用電極Tcの細線部71の位置に対応した断面である。兼用電極Tcの細線部71を含む矩形の領域r1と、そのZ方向上側でX方向左右にある検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で、多くの電気力線が発生するので、当該領域r1に対応した検出単位Uにおけるタッチ検出感度が高くなる。
図22は、実施の形態2の図20の電極構成に対応した電界の発生の様子を示す。図22(a)は、図20の兼用電極Tc及び共通電極COMの一部を示す。図22(b)は、図22(a)のg1−g2の線のXZ断面における電界の様子を示す。この断面は、兼用電極Tcの細線部71の位置に対応した断面である。兼用電極Tcの細線部71を含む矩形の領域r1と、そのZ方向上側でX方向左右にある検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で、多くの電気力線が発生するので、当該領域r1に対応した検出単位Uにおけるタッチ検出感度が高くなる。
図22(c)は、図22(a)のg3−g4の線のXZ断面における電界の様子を示す。この断面は、兼用電極Tcの張り出し電極部72及び共通電極COMの張り出し電極部42の位置に対応した断面である。図22(c)は、図22(b)と同様に、兼用電極Tcの張り出し電極部72を含む矩形の領域r1と、そのZ方向上側でX方向左右にある検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で、多くの電気力線が発生するので、当該領域r1に対応した検出単位Uにおけるタッチ検出感度が高くなる。
[効果等]
以上のように、実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。また実施の形態2によれば、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、電極形状の工夫により、タッチ検出感度を維持または向上することができる。
以上のように、実施の形態2のタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。また実施の形態2によれば、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、電極形状の工夫により、タッチ検出感度を維持または向上することができる。
[変形例]
実施の形態2は、以下のような変形例が可能である。まず図20の兼用電極Tcの形状は、細線部71からY方向上下両側に張り出し電極部72を有する形状に限らず、Y方向上下片側のみに張り出し電極部72を有する形状としてもよい。
実施の形態2は、以下のような変形例が可能である。まず図20の兼用電極Tcの形状は、細線部71からY方向上下両側に張り出し電極部72を有する形状に限らず、Y方向上下片側のみに張り出し電極部72を有する形状としてもよい。
また、検出電極Rxは、1本の細線部80から2本の細線部に分岐する形状に限らず、分岐の細線部の終端同士が接続されることにより、開口部を持つ閉じた枠状となってもよい。また、複数の検出電極Rxは、実施の形態1Aと同様に、分岐しない複数の細線の並列により構成されてもよい。その場合、兼用電極Tcの細線部71及び共通電極COMの張り出し電極部42は、検出電極Rxの細線の存在する位置に対応して設けられる。
また、実施の形態2は、前述の図30で示した実施の形態1Aの変形例と同様の変形例が可能である。即ち検出電極RxはX方向への張り出し電極部を有してもよい。この張り出し電極部は、共通電極COMの細線部41のZ方向上方に重なる位置に設けるとよい。
<実施の形態3>
図23乃至図28を用いて、本発明の実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態3は、図23等に示すように、実施の形態1及び実施の形態2のパネル部5の電極形状を更に工夫した構成を有する。本構成により、実施の形態3は、兼用電極Tc、検出単位U、及び検出電極Rxを含む前述の経路の負荷を低減すると共に、検出単位Uのタッチ検出感度を高くする。
図23乃至図28を用いて、本発明の実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1について説明する。実施の形態3は、図23等に示すように、実施の形態1及び実施の形態2のパネル部5の電極形状を更に工夫した構成を有する。本構成により、実施の形態3は、兼用電極Tc、検出単位U、及び検出電極Rxを含む前述の経路の負荷を低減すると共に、検出単位Uのタッチ検出感度を高くする。
[画面エリアの電極構成]
図23は、実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1のパネル部5における、画面エリアAGの電極のXY平面の構成を示す。図23は、特にTFT基板11側の兼用電極Tc及び共通電極COMの構成を実線で示し、カラーフィルタ基板12側の検出電極Rxの構成を破線で示す。
図23は、実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1のパネル部5における、画面エリアAGの電極のXY平面の構成を示す。図23は、特にTFT基板11側の兼用電極Tc及び共通電極COMの構成を実線で示し、カラーフィルタ基板12側の検出電極Rxの構成を破線で示す。
実施の形態3のパネル部5の構成において、まず検出電極Rxは、実施の形態2の検出電極Rxの構成と同様である。実施の形態3では、前述の複数の兼用電極Tcのそれぞれは、X方向にそれぞれ分離して並置される複数の矩形の電極部73と、当該電極部73に対して電気的に接続される複数の金属配線78とを有する。実施の形態3では、兼用電極Tcの電極部73の構成に対応させて、前述の複数の共通電極COMは、X方向及びY方向に並置される複数の開口部43を持つ画面エリアAG内で一体的な形状の共通電極COMとして構成される。
実施の形態3のパネル部5は、実施の形態2の構成に対する電極形状の工夫として、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積が更に小さい構成を有する。この構成として、兼用電極Tcは、検出電極Rxとの交差する部分である前述の図21の細線部71を無くして当該部分を前述の共通電極COMの張り出し電極部42によりY方向で接続する。これにより、実施の形態3の兼用電極Tcは、X方向に並置される複数の矩形の電極部73に分離された構成を有する。電極部73は、検出電極Rxの細線部とは交差しない位置である、検出電極Rxの隣り合う細線部の間の位置に設けられる。電極部73は、共通電極COMの矩形の開口部43の中に、短い間隔で島状に配置され、電極部73と共通電極COMとが電気的に分離されている。電極部73と共通電極COMとの間は、上記短い間隔に対応するスリットが配置されている。これにより電極部73と共通電極COMは電気的に分離されている。
兼用電極Tcの複数の電極部73は、ITO等の可視光透過性の導電性材料により構成される。複数の兼用電極Tcにおける電極部73のY方向の配置のピッチは、実施の形態2のピッチp2と同じで一定である。複数の電極部73のX方向の配置のピッチは、検出電極Rxの細線部81と細線部82との配置のピッチp4と同じで一定である。電極部73のY方向の幅がw1、X方向の幅がw2である。電極部73のY方向の幅w1は、例えば実施の形態2の矩形の領域r1の幅h2と同じである。電極部73のX方向の幅w2は、検出電極Rxの細線部81と細線部82との間の距離、及び実施の形態2の領域r1の幅h3と概略同じである。
また実施の形態3のパネル部5は、電極形状の工夫として、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1において、上記電極部73へ分離して共通電極COMの細線部が配置されると共に、金属配線78を設ける構成を有する。これにより交差部c1が細線化され交差部c1の面積が小さい構成である。金属配線78は、ITO等よりも低抵抗の金属材料により構成される。金属配線78は、画面エリアAGにおいて兼用電極Tcごとに複数本、例えば6本に分岐してX方向に並行する金属配線78により構成される。複数の金属配線78のそれぞれは細線である。兼用電極Tcごとの複数の金属配線78のY方向の配置のピッチはp8で一定である。兼用電極Tcごとの複数の金属配線78は、電極部73のY方向の幅w1の範囲内に形成されている。
金属配線78は、X方向における兼用電極Tcの複数の矩形の電極部73を電気的に接続する。兼用電極Tcの電極部73と金属配線78とは、後述の断面図に示すようにZ方向における別の層に形成され、Z方向において電気的に接続される。
上記構成により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1は、複数の金属配線78のみが存在する。これにより、実施の形態3は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積が小さく、かつ交差部c1の付近が低抵抗であるため、前述の経路の負荷が低い。また上記兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1を金属配線78のみにした構成と共に、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差しない領域に配置される電極部73の面積が極力大きい構成を有する。これにより、電極部73に対応して構成される容量による検出単位Uにおけるタッチ検出感度を高くできる。
図24は、図23のうち金属配線78を除いた状態として共通電極COM等のXY平面の構成を示す。共通電極COMは、X方向及びY方向に並置される複数の矩形の開口部43と、Y方向の開口部43間をX方向に延在する細線部44と、X方向の開口部43間をY方向に延在する細線部45と、画面エリアAGの外周部に対応して設けられる外周部46とを有する。複数の矩形の開口部43は、複数の電極部73のX方向及びY方向の配置の位置に対応させて設けられる。開口部43のY方向の幅w4は、電極部73の幅w1よりもスリット分だけ大きい。開口部43のX方向の幅w5は、電極部73の幅w2よりもスリット分だけ大きい。
X方向の細線部44は、幅がw6である。Y方向の細線部45は、幅がw7である。細線部44の幅w6及び細線部45の幅w7は、検出電極Rxの細線部の幅と概略同じである。共通電極COMと検出電極RxとのZ方向の重なりによる交差部c2は、細線部45の領域に対応する。
共通電極COMのX方向の細線部44は、兼用電極Tcの電極部73の面積が極力大きい構成に対応させて設けられている。共通電極COMのY方向の細線部45は、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の面積を低減し、共通電極COMと検出電極Rxとの交差部c2の面積が大きい構成に対応して設けられている。本構成により、当該交差部c2の付近の負荷が低い。
実施の形態3における検出単位Uとなる容量は、検出電極Rxにおける1本の細線部80から画面エリアAGにおいて2本に分岐する細線部である細線部81と細線部82との間の位置に対応して構成される。兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差部c1の付近において、Z方向下側の兼用電極Tcの電極部73と、Z方向上側の検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間でそれぞれ電界が生じる。
実施の形態3のパネル部5は、上記電極形状の構成における、各電極部のサイズや比率、例えば幅w1乃至幅w7等が設計される。これにより、検出単位Uの容量を含む経路の負荷が所定の負荷まで低減されると共に、検出単位Uの容量のタッチ検出感度が所定の感度以上となるようにされる。
[パネル部の断面構成]
図25は、実施の形態3のパネル部5のXZ断面として、図23及び図24のd5−d6の線に対応した断面を示す。この断面は、特に金属配線78がある箇所の断面を示している。この断面の構成は、前述の実施の形態1のパネル部5の断面とは異なる要素として、電極層14、金属配線層18、及びコンタクト接続部19等を有する。
図25は、実施の形態3のパネル部5のXZ断面として、図23及び図24のd5−d6の線に対応した断面を示す。この断面は、特に金属配線78がある箇所の断面を示している。この断面の構成は、前述の実施の形態1のパネル部5の断面とは異なる要素として、電極層14、金属配線層18、及びコンタクト接続部19等を有する。
電極層14は、兼用電極Tcの電極部73と共通電極COMとがITO等により形成される層である。図25の断面では、電極層14は、兼用電極Tcの電極部73と、共通電極COMの細線部45とがX方向で交互に配置されている。
金属配線層18は、金属配線78が形成される層である。金属配線層18の金属配線78と、そのZ方向上側にある電極層14の兼用電極Tcの複数の電極部73のそれぞれとは、コンタクト接続部19により電気的に接続される。金属配線層18と電極層14との間の絶縁層に、導電性材料による複数のコンタクト接続部19が設けられる。
2501及び2502は、兼用電極Tcの電極部73と、検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で構成される容量のイメージを示す。当該容量2501及び容量2502により、前述の検出単位Uに対応する容量が構成される。
なお図25の断面に示すように、兼用電極Tc、共通電極COM、及び検出電極Rx等の電極と、画素を構成する画素電極36や図示しないゲート線GL及びソース線SL等の電極とは、Y方向に延在するエッジがZ方向でなるべく一致するように形成されると好ましい。
図26は、実施の形態3のパネル部5のYZ断面として、図23及び図24のd7−d8の線に対応した断面を示す。この断面は、特に検出電極Rxの細線部81または細線部82、及び共通電極COMの細線部45がある箇所の断面を示している。電極層14において、共通電極COMの細線部45を有する。金属配線層18においては、兼用電極Tcの電極部73に対応した幅w1ごとに、複数本、例えば6本の金属配線78が形成されている。
図27は、実施の形態3のパネル部5のYZ断面として、図23及び図24のd9−d10の線に対応した断面を示す。この断面は、特に兼用電極Tcの電極部73、及び共通電極COMの細線部44がある箇所の断面を示している。電極層14において、兼用電極Tcの電極部73と、共通電極COMの細線部44とがY方向で交互に配置されている。画面エリアAGの外周部には、共通電極COMの外周部46が配置されている。金属配線層18においては、兼用電極Tcに対応した幅w1ごとに、複数本の金属配線78が形成されていると共に、当該複数本の金属配線78のそれぞれと電極部73とが、複数のコンタクト接続部19により電気的に接続されている。
なお実施の形態3では、金属配線78のZ方向上方に、共通電極COM及び電極部73を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明のパネル部5は、共通電極COM及び電極部73のZ方向上方に、金属配線78を配置してもよい。例えば図25等において電極層14と金属配線層18とのZ方向の位置が逆の構成としてもよい。また金属配線78を共通電極COM及び電極部73のZ方向上方に配置する構成では、金属配線78の各々の細線の幅はでき得る限り小さいことが好適である。
[電界]
図28は、実施の形態3の図23の電極構成に対応した電界の発生の様子を示す。図28(a)は、図23の兼用電極Tc及び共通電極COMの一部を示す。図28(b)は、図28(a)のg5−g6の線のXZ断面における電界の様子を示す。この断面は、兼用電極Tcの電極部73及び金属配線78の位置に対応した断面である。Z方向下側の兼用電極Tcにおける金属配線78に接続された電極部73と、そのZ方向上側でX方向左右にある検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で、多くの電気力線が生じるので、当該電極部73に対応して構成される容量による検出単位Uにおけるタッチ検出感度が高くなる。
図28は、実施の形態3の図23の電極構成に対応した電界の発生の様子を示す。図28(a)は、図23の兼用電極Tc及び共通電極COMの一部を示す。図28(b)は、図28(a)のg5−g6の線のXZ断面における電界の様子を示す。この断面は、兼用電極Tcの電極部73及び金属配線78の位置に対応した断面である。Z方向下側の兼用電極Tcにおける金属配線78に接続された電極部73と、そのZ方向上側でX方向左右にある検出電極Rxの細線部81及び細線部82との間で、多くの電気力線が生じるので、当該電極部73に対応して構成される容量による検出単位Uにおけるタッチ検出感度が高くなる。
[効果等]
以上のように、実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。また実施の形態3によれば、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、電極形状の工夫により、タッチ検出感度を維持または向上することができる。
以上のように、実施の形態3のタッチセンサ付き表示装置1によれば、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。また実施の形態3によれば、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮すると共に、電極形状の工夫により、タッチ検出感度を維持または向上することができる。
[変形例]
実施の形態3は、以下のような変形例が可能である。検出電極Rx間において共通電極COMの開口部43に配置される兼用電極Tcの電極部73は、1つの矩形の領域による電極部に限らず、複数の領域に分かれた電極部としてもよい。また、前述の実施の形態1A及び実施の形態2の変形例と同様に、検出電極Rxは、X方向への張り出し電極部を設けてもよい。また、共通電極COMは、1つに一体化された形状に限らず、実施の形態2と同様にY方向で複数の共通電極COMに分割されている形状としてもよい。
実施の形態3は、以下のような変形例が可能である。検出電極Rx間において共通電極COMの開口部43に配置される兼用電極Tcの電極部73は、1つの矩形の領域による電極部に限らず、複数の領域に分かれた電極部としてもよい。また、前述の実施の形態1A及び実施の形態2の変形例と同様に、検出電極Rxは、X方向への張り出し電極部を設けてもよい。また、共通電極COMは、1つに一体化された形状に限らず、実施の形態2と同様にY方向で複数の共通電極COMに分割されている形状としてもよい。
<実施の形態4>
[電子機器]
図31乃至図36は、実施の形態1乃至実施の形態3の電子機器3の適用例である実施の形態4の電子機器の構成を示す。図31(a)の電子機器3aは、スマートフォンである場合の概略的な外観形状例を示す。図31(b)の電子機器3aは、タブレット端末である場合の概略的な外観形状例を示す。図31(a)または図31(b)の電子機器3aの筐体3a1は、前述の画面エリアAGに相当する領域3a2を有する。
[電子機器]
図31乃至図36は、実施の形態1乃至実施の形態3の電子機器3の適用例である実施の形態4の電子機器の構成を示す。図31(a)の電子機器3aは、スマートフォンである場合の概略的な外観形状例を示す。図31(b)の電子機器3aは、タブレット端末である場合の概略的な外観形状例を示す。図31(a)または図31(b)の電子機器3aの筐体3a1は、前述の画面エリアAGに相当する領域3a2を有する。
図32の電子機器3bは、携帯電話機である場合の外観形状例を示す。図32(a)及び図32(b)は、電子機器3bの筐体3b1の折り畳みの前後の状態を示す。図32(a)の電子機器3bの筐体3b1は、その内面側に、前述の画面エリアAGに相当する領域3b2を有する。また図32(b)の折り畳んだ筐体3b1は、その外面側に前述の画面エリアAGに相当する領域3b3を有する。
図33の電子機器3cは、テレビジョン装置である場合の外観形状例を示す。電子機器3cの筐体3c1は、その前面側に、前述の画面エリアAGに相当する領域3c2を有する。図34の電子機器3dは、ノートPCである場合の外観形状例を示す。電子機器3dの折り畳み可能な筐体3d1は、その表示側となる面に、前述の画面エリアAGに相当する領域3d2を有する。
図35の電子機器3eは、デジタルカメラである場合の外観形状例を示す。電子機器3eの筐体3e1は、そのモニタ側となる面に、前述の画面エリアAGに相当する領域3e2を有する。図36の電子機器3fは、デジタルビデオカメラである場合の外観形状例を示す。電子機器3fの筐体3f1は、その開閉可能な部分における外側へ開いたときのモニタ側となる面に、前述の画面エリアAGに相当する領域3f2を有する。
<効果等>
以上のように、各実施の形態によれば、電極形状の工夫の構成等により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。
以上のように、各実施の形態によれば、電極形状の工夫の構成等により、兼用電極Tcと検出電極Rxとの交差による容量を含む経路における負荷を低減することができる。当該負荷を低減することにより、タッチ駆動時間及びタッチ検出期間を短縮することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。他の実施の形態として、実施の形態1Aの検出電極Rxは、実施の形態2等のように1本の検出電極Rxが2本の細線部である細線部81及び細線部82に分岐する形状としてもよい。また、実施の形態2及び実施の形態3は、実施の形態1Aの図29の変形例と同様に、兼用電極Tcと共通電極COMとの幅の比率を構成してもよい。
他の実施の形態として、タッチセンサ付き表示装置に適用する表示装置は、液晶表示装置に限らず、各種の表示装置、例えば有機EL表示装置やプラズマ表示装置等も適用可能である。前述の実施の形態では、表示機能層として液晶層13を持つ液晶表示装置に適用した場合を説明したが、他の表示機能層を持つ表示装置を適用可能である。例えば表示機能層として有機EL層を有する有機EL表示装置において、前述の実施の形態と同様の兼用電極Tc及び共通電極COM等の構成や回路部6の構成を適用することにより、タッチセンサ付き有機EL表示装置を提供可能である。また前述のパネル部を構成するガラス基板等の材料については、剛性が高い材料に限らず、剛性が低い材料で構成することにより、電子ペーパー等にも適用可能である。
本発明は、各種のタッチセンサ付き表示装置及び電子機器等に利用可能である。
1…タッチセンサ付き表示装置、3…電子機器、5…パネル部、6…回路部、11…TFT基板、12…カラーフィルタ基板、13…液晶層、14…電極層、15…画素電極層、16…誘電体層、17…検出電極層、18…金属配線層、19…コンタクト接続部、21…配線、22…配線、30…液晶表示駆動部、35…TFT素子、36…画素電極、41…細線部、42…張り出し電極部、43…開口部、44…細線部、45…細線部、46…外周部、50…駆動部、51…タッチ駆動部、52…共通駆動部、53…走査回路部、54…信号選択スイッチ部、60…タッチ検出部、61…検出回路部、62…位置計算部、71…細線部、72…張り出し電極部、73…電極部、78…金属配線、80,81,82…細線部、151…ゲート線駆動部、152…ソース線駆動部、200…制御部、211,212…ICチップ、230…フレキシブルプリント基板、701…兼用電極出力部、702…共通電極出力部、Tx…駆動電極、Rx…検出電極、Tc…兼用電極、COM…共通電極、As…タッチ検出エリア、Af…周辺エリア、Ad…表示エリア、AG…画面エリア、U…検出単位、GL…ゲート線、SL…ソース線、St…タッチ駆動信号、Sr…タッチ検出信号、Kd…表示期間、Ks…タッチ検出期間、J1…配線、J2…配線、J3…絶縁部、J4…配線、c1,c2…交差部、r1,r2…領域。
Claims (29)
- タッチセンサ機能を構成する検出単位及び表示機能を構成する画素がマトリクス状に構成される画面エリアを含むパネル部と、
前記画面エリアに形成され、第1方向に並行し、表示駆動用とタッチ駆動用との兼用である、複数の駆動電極と、
前記画面エリアに形成され、前記第1方向に並行し、前記第1方向と交差する第2方向において前記複数の駆動電極のそれぞれと交互に配置される、表示駆動用の複数の共通電極と、
前記画面エリアに形成され、前記第2方向に並行し、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極と交差する、複数の検出電極と、
前記複数の駆動電極と前記複数の検出電極との交差によるそれぞれの容量に対応する前記検出単位と、を有する、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であり、
前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅と同じである、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であり、
前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅よりも小さい、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であり、
前記複数の駆動電極の前記第2方向の幅は、前記複数の検出電極の前記第1方向の幅よりも大きく、前記複数の共通電極の前記第2方向の幅よりも大きい、表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の共通電極のそれぞれとは一定の間隔で並置される、表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記第1方向に延在し前記検出電極と交差する細線部と、前記検出電極と交差しない領域に前記細線部から前記第2方向に張り出す張り出し電極部と、を有する、表示装置。 - 請求項6に記載の表示装置であり、
前記複数の共通電極のそれぞれは、前記第1方向に延在する細線部と、前記検出電極と交差する領域に前記細線部から前記第2方向に張り出す張り出し電極部と、を有する、表示装置。 - 請求項6または7に記載の表示装置であり、
前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極のそれぞれと前記複数の共通電極のそれぞれとは一定の間隔で並置される、表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記第1方向において前記検出電極と交差しない領域に、それぞれ分離して設けられる複数の電極部と、前記第1方向に延在し前記検出電極と交差する領域に前記複数の電極部を電気的に接続する配線部と、を有する、表示装置。 - 請求項9に記載の表示装置であり、
前記画面エリアに形成される前記複数の共通電極は、前記複数の駆動電極における前記複数の電極部のそれぞれの間に設けられる細線部により前記第2方向において接続されることにより、前記画面エリアにおいて一体的な共通電極として構成され、前記複数の電極部のそれぞれが配置される位置に対応して複数の開口部を有する、表示装置。 - 請求項10に記載の表示装置であり、
前記画面エリアにおいて、前記複数の駆動電極の前記複数の電極部、及び前記一体的な共通電極は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において同じ層に形成され、前記複数の駆動電極の前記複数の電極部のそれぞれは、前記一体的な共通電極の前記複数の開口部のそれぞれの中に一定の間隔で配置される、表示装置。 - 請求項9乃至11のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記複数の電極部は、第1の導電性材料により構成され、
前記配線部は、前記第1の導電性材料よりも低抵抗である第2の導電性材料により構成される、表示装置。 - 請求項9乃至12のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記配線部は、前記画面エリアの垂直方向である第3方向における第1層に設けられ、
前記配線部は、前記第1方向に並行する複数の配線を有し、
前記複数の電極部は、前記第3方向における第2層に設けられ、
前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の電極部のそれぞれと、前記配線部の複数の配線とが、前記第3方向においてコンタクト接続部により電気的に接続される、表示装置。 - 請求項13に記載の表示装置であり、
前記電極部は、前記配線部の前記第3方向における上方に設けられる、表示装置。 - 請求項13に記載の表示装置であり、
前記配線部は、前記電極部の前記第3方向における上方に設けられる、表示装置。 - 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記複数の検出電極は、前記第1方向において一定のピッチで配置される細線部により構成される、表示装置。 - 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記複数の検出電極は、前記第1方向において一定のピッチで配置され、
前記複数の検出電極のそれぞれは、前記画面エリアにおいて2本に分岐する細線部により構成される、表示装置。 - 請求項16または17に記載の表示装置であり、
前記複数の検出電極のそれぞれは、前記画面エリアの垂直方向である第3方向において前記共通電極に重なる位置に、前記第2方向に延在する細線部から前記第1方向に張り出す張り出し電極部を有する、表示装置。 - 請求項1乃至18のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記パネル部は、
前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極が形成される第1基板構造体と、
前記複数の検出電極が形成される第2基板構造体と、
前記第1基板構造体と前記第2基板構造体との間に設けられる、前記画素により制御され、画像を表示するための表示機能層と、を有する、表示装置。 - 請求項19に記載の表示装置であり、
前記表示機能層は、液晶層である、表示装置。 - 請求項1乃至20のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記画面エリアの前記複数の駆動電極にタッチ駆動用の信号を印加する第1回路部と、
前記画面エリアの前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極に表示駆動用の信号を印加する第2回路部と、
前記画面エリアの前記画素のマトリクスに表示駆動用の信号を印加する第3回路部と、
前記画面エリアの前記複数の検出電極から前記タッチ駆動用の信号に基づくタッチ検出用の信号を検出する第4回路部と、を有する、表示装置。 - 請求項21に記載の表示装置であり、
前記表示機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極及び前記複数の共通電極に第1電圧の信号を印加し、前記第3回路部は、前記画素のマトリクスに前記表示駆動用の信号を印加し、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極に前記タッチ駆動用の信号を印加し、前記第4回路部は、前記画面エリアの前記複数の検出電極から前記タッチ検出用の信号を検出する、表示装置。 - 請求項22に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極に第1電圧の信号を印加する、表示装置。 - 請求項22に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極をハイ・インピーダンス状態にする、表示装置。 - 請求項22に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第2回路部は、前記画面エリアの前記複数の共通電極に前記第1電圧とは異なる第2電圧の信号を印加する、表示装置。 - 請求項22乃至25のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における1本の駆動電極を走査単位として順次に前記タッチ駆動用の信号を印加する、表示装置。 - 請求項22乃至25のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における2本以上の駆動電極を走査単位として順次に前記タッチ駆動用の信号を印加する、表示装置。 - 請求項22乃至25のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記タッチセンサ機能に対応する期間において、前記第1回路部は、前記画面エリアの前記複数の駆動電極における走査対象の駆動電極に前記タッチ駆動用の信号を印加すると同時に、その他の駆動電極をハイ・インピーダンス状態にする、表示装置。 - 請求項1乃至28のいずれか一項に記載の表示装置と、
前記表示装置に対して前記タッチセンサ機能に関する制御及び前記表示機能に関する制御を行い前記タッチセンサ機能からタッチ検出情報を取得する制御部と、を有する、電子機器。
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