JP2015069595A - タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
1.実施形態1
2.実施形態2
3.実施形態3
4.本開示の構成
(タッチ検出機能付き表示装置1の全体構成)
図1は、本開示の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示すブロック図である。図1を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1の全体構成について説明する。また、図1で示されるタッチ検出機能付き表示装置1は、表示画素として液晶表示画素を用いており、その液晶表示画素によって構成された液晶表示デバイス20と静電容量式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。
図2は、静電容量式のタッチ検出動作の基本原理を説明するにあたって指が接触又は近接していない状態を示す説明図である。図3は、図2に示す指が接触又は近接していない状態を表す等価回路の例を示す図である。図4は、静電容量式のタッチ検出動作の基本原理を説明するにあたって指が接触又は近接している状態を示す説明図である。図5は、図4に示す指が接触又は近接している状態を表す等価回路の例を示す図である。そして、図6は、指示具が接触又は近接した場合としていない場合における駆動信号及びタッチ検出信号の波形の例を示す図である。図2〜図6を参照しながら、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動作の基本原理について説明する。
図7は、本実施形態のタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面図である。図8は、本実施形態のタッチ検出機能付き表示デバイスの液晶表示デバイスにおける画素配列を示す回路図である。そして、図9は、本実施形態の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構成例を示す斜視図である。図7〜図9を参照しながら、タッチ検出機能付き表示デバイス10の構成例について説明する。
図10は、本開示の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の表示動作期間とタッチ検出期間との関係を示す図である。図10を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1の全体動作の概要を説明する。
図11〜図13は、本開示の実施形態1の表示動作における駆動電極ドライバの動作例を示す図である。図14は、本開示の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の表示動作期間における各信号のタイミングの例を示す図である。図11〜図14を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1の表示動作期間Pdにおける表示動作について説明する。
図15は、本開示の実施形態1のタッチ検出デバイスにおいて3本の駆動電極で構成される場合の駆動信号印加ブロックの設定動作及び構成を説明する図である。図16は、図15に示す各駆動信号印加ブロックを構成する駆動電極にタッチ検出駆動信号が印加される状態を示す図である。図17〜図19は、本開示の実施形態1のタッチ検出動作における駆動電極ドライバの動作例を示す図である。図20は、本開示の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出期間における各信号のタイミングの例を示す図である。図15〜図20を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1のタッチ検出期間Ptにおけるタッチ検出動作について説明する。
図21は、本開示の実施形態1の変形例1のタッチ検出デバイスにおいて4本の駆動電極で構成される場合の駆動信号印加ブロックの設定動作及び構成を説明する図である。図22は、図21に示す各駆動信号印加ブロックを構成する駆動電極にタッチ検出駆動信号が印加される状態を示す図である。
図23は、本開示の実施形態1の変形例2のタッチ検出デバイスにおいて10本の駆動電極で構成される場合において各駆動信号印加ブロックを構成する駆動電極にタッチ検出駆動信号が印加される状態を示す図である。
図24は、本開示の実施形態1の変形例3のタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面図である。
実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1aについて、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1の構造と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置1aは、その全体構造について、タッチ検出電極TDLの電極パターンの構成以外については、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1と同様であり、その動作についても実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1と同様である。
図25は、本開示の実施形態2のタッチ検出デバイスにおいて3本のタッチ検出信号検出ブロックの設定動作及び構成を説明する図である。図25を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1aのタッチ検出期間Ptにおけるタッチ検出動作について説明する。
図26は、本開示の実施形態2の変形例のタッチ検出デバイスにおいて4本のタッチ検出信号検出ブロックの設定動作及び構成を説明する図である。
(電子機器の構成)
図27〜図38は、本開示の実施形態3に係る電子機器に対してタッチ検出機能付き表示装置を適用した場合の構成を示す図である。実施形態1、2に係るタッチ検出機能付き表示装置1、1aは、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ及び携帯電話等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。つまり、実施形態1、2に係るタッチ検出機能付き表示装置1、1aは、外部から入力された映像信号又は内部で生成した映像信号を、画像又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。このような電子機器は、タッチ検出機能付き表示装置によって検出された操作に対応した処理を実行し、かつ、タッチ検出機能付き表示装置に映像信号を供給する制御装置を備えている。図27〜図38を参照しながら、具体的な電子機器にタッチ検出機能付き表示装置を適用した構成について説明する。
本開示は、次のような構成をとることができる。
(1)所定方向に並設された複数の駆動電極と、前記所定方向との交差方向に並設され、前記駆動電極との間に静電容量を形成する複数のタッチ検出電極と、指示具が前記タッチ検出電極に接触又は近接したか否かを検出するタッチ検出動作時に、前記駆動電極にタッチ検出駆動信号を印加する動作駆動部と、前記タッチ検出動作時に、前記タッチ検出電極から検出されるタッチ検出信号に基づいて、前記タッチ検出電極に接触又は近接する前記指示具の位置を検出するタッチ検出部と、を備え、複数の前記駆動電極は、3つ以上の前記駆動電極を含み、該各駆動電極は電気的に接続されて構成された複数の駆動信号印加ブロックに分けられ、該駆動信号印加ブロックは、前記所定方向の端部側の少なくとも1つの前記駆動電極が、隣接する駆動信号印加ブロックの前記所定方向の端部側の少なくとも1つの前記駆動電極と、前記駆動電極の並び順が入れ替わって配設された駆動ブロック重畳部を有し、前記動作駆動部は、前記駆動信号印加ブロックごとに順次、前記タッチ検出駆動信号を印加するタッチ検出装置。
2、2a 画素基板
3、3a 対向基板
6、6a 液晶層
10、10a タッチ検出機能付き表示デバイス
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
20 液晶表示デバイス
21 TFT基板
22 画素電極
23 絶縁層
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 信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 ノイズ検出部
47 検出タイミング制御部
510 映像表示画面部
511 フロントパネル
512 フィルターガラス
521 発光部
522 表示部
523 メニュースイッチ
524 シャッターボタン
531 本体部
532 レンズ
533 スタート/ストップスイッチ
534 表示部
541 本体
542 キーボード
543 表示部
551 上側筐体
552 下側筐体
553 連結部
554 ディスプレイ
555 サブディスプレイ
556 ピクチャーライト
557 カメラ
a 矩形波形
A1〜An 駆動信号印加ブロック
b 矩形波形
B1〜Bm 駆動信号印加ブロック
Ba1〜Bam タッチ検出信号検出ブロック
c 矩形波形
C1、C1a 容量素子
C2 静電容量
COML、COML1〜COMLi 駆動電極
D 誘電体
DET 電圧検出器
E1 駆動電極
E2 タッチ検出電極
GCL 走査信号線
GS 画面
I0、I1 電流
L1〜Lm−1 ブロック重畳部
La1〜Lam−1 ブロック重畳部
LC 液晶素子
Out 出力信号
Pd 表示動作期間
Pix 画素
Pt タッチ検出期間
Reset 期間
S 交流信号源
Sg 交流矩形波
SGL 画素信号線
t1〜t5、t11〜t15 タイミング
TDL、TDL1〜TDLj タッチ検出電極
Tr TFT素子
ts サンプリングタイミング
V0、V1 波形
Vcom 駆動信号
Vcomd 表示駆動信号
Vcomt タッチ検出駆動信号
Vdet タッチ検出信号
Vdisp 映像信号
Vpix 画素信号
Vscan 走査信号
Vth 閾値電圧
ΔV 電圧差分
Claims (18)
- 所定方向に並設された複数の駆動電極と、
前記所定方向との交差方向に並設され、前記駆動電極との間に静電容量を形成する複数のタッチ検出電極と、
指示具が前記タッチ検出電極に接触又は近接したか否かを検出するタッチ検出動作時に、前記駆動電極にタッチ検出駆動信号を印加する動作駆動部と、
前記タッチ検出動作時に、前記タッチ検出電極から検出されるタッチ検出信号に基づいて、前記タッチ検出電極に接触又は近接する前記指示具の位置を検出するタッチ検出部と、
を備え、
複数の前記駆動電極は、3つ以上の前記駆動電極を含み、該各駆動電極は電気的に接続されて構成された複数の駆動信号印加ブロックに分けられ、
該駆動信号印加ブロックは、前記所定方向の端部側の少なくとも1つの前記駆動電極が、隣接する駆動信号印加ブロックの前記所定方向の端部側の少なくとも1つの前記駆動電極と、前記駆動電極の並び順が入れ替わって配設された駆動ブロック重畳部を有し、
前記動作駆動部は、前記駆動信号印加ブロックごとに順次、前記タッチ検出駆動信号を印加するタッチ検出装置。 - 前記各駆動信号印加ブロックを構成する前記駆動電極の数は同一であり、かつ、前記所定方向の端部側以外の複数の前記駆動信号印加ブロックは、該各駆動信号印加ブロックに含まれる複数の前記駆動電極の電極パターンが同一である請求項1に記載のタッチ検出装置。
- 前記各駆動信号印加ブロックにおいて、前記駆動ブロック重畳部以外の前記駆動電極は、前記所定方向に隣接した複数の前記駆動電極である請求項1又は2に記載のタッチ検出装置。
- 前記駆動ブロック重畳部は、同一の前記駆動信号印加ブロックに含まれる前記所定方向に隣接した複数の前記駆動電極を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 前記動作駆動部は、前記各駆動電極同士の電気的な接続状態を任意に切り替えるスイッチング機能を有し、該スイッチング機能によって同一の前記駆動信号印加ブロックを構成する複数の前記駆動電極を電気的に接続する請求項1〜4のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 前記動作駆動部は、前記タッチ検出部によって検出された前記指示具に基づいて、前記駆動信号印加ブロックを構成する前記駆動電極の数、及び複数の該駆動電極の電極パターンの少なくとも一方を変更する請求項5に記載のタッチ検出装置。
- 前記駆動信号印加ブロックを構成する複数の前記駆動電極は、前記動作駆動部の外部において電気的に接続された請求項1〜4のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 複数の前記タッチ検出電極は、3つ以上の前記タッチ検出電極を含み、該各タッチ検出電極は電気的に接続されて構成された複数のタッチ検出信号検出ブロックに分けられ、
該タッチ検出信号検出ブロックは、前記交差方向の端部側に少なくとも1つの前記タッチ検出電極が、隣接するタッチ検出信号検出ブロックの前記交差方向の端部側の少なくとも1つの前記駆動電極と、前記駆動電極の並び順が入れ替わって配設された検出ブロック重畳部を有し、
前記タッチ検出部は、前記タッチ検出信号検出ブロックごとに前記タッチ検出信号を検出する請求項1〜7のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。 - 前記各タッチ検出信号検出ブロックを構成する前記タッチ検出電極の数は同一であり、かつ、前記交差方向の端部側以外の複数の前記タッチ検出信号検出ブロックは、該各タッチ検出信号検出ブロックに含まれる複数の前記タッチ検出電極の電極パターンが同一である請求項8に記載のタッチ検出装置。
- 前記各タッチ検出信号検出ブロックにおいて、前記検出ブロック重畳部以外の前記タッチ検出電極は、前記交差方向に隣接した複数の前記タッチ検出電極である請求項8又は9に記載のタッチ検出装置。
- 前記検出ブロック重畳部は、同一の前記タッチ検出信号検出ブロックに含まれる前記交差方向に隣接した複数の前記タッチ検出電極を含む請求項8〜10のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 前記タッチ検出部は、前記各タッチ検出電極同士の電気的な接続状態を任意に切り替えるスイッチング機能を有し、該スイッチング機能によって同一の前記タッチ検出信号検出ブロックを構成する複数の前記タッチ検出電極を電気的に接続する請求項8〜11のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 前記タッチ検出部は、検出した前記指示具に基づいて、前記タッチ検出信号検出ブロックを構成する前記タッチ検出電極の数、及び複数の該タッチ検出電極の電極パターンの少なくとも一方を変更する請求項12に記載のタッチ検出装置。
- 前記タッチ検出信号検出ブロックを構成する複数の前記タッチ検出電極は、前記タッチ検出部の外部において電気的に接続された請求項8〜11のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載のタッチ検出装置と、
画素に表示動作をさせるための画素信号が印加される複数の画素電極と、
該画素電極に前記画素信号を印加して前記表示動作を実行する表示駆動部と、
を備え、
前記動作駆動部は、前記表示動作時に、前記駆動電極に前記画素信号と同期した表示駆動信号を印加するタッチ検出機能付き表示装置。 - 複数の前記駆動電極は、前記表示動作時に前記表示駆動信号が印加される複数の第1駆動電極と、前記タッチ検出動作時に前記タッチ検出駆動信号が印加される複数の第2駆動電極と、によって構成された請求項15に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記表示駆動部及び前記動作駆動部を制御する制御部を備え、
該制御部は、前記表示動作を実行する表示動作期間と、前記タッチ検出動作を実行するタッチ検出期間とを交互に繰り返す請求項15又は16に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 請求項15〜17のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置と、
該タッチ検出機能付き表示装置によって検出された操作に対応した処理を実行し、かつ、該タッチ検出機能付き表示装置に映像信号を供給する制御装置と、
を備えた電子機器。
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