JP2015201175A - タッチ駆動装置、タッチ検出装置、及びタッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】種々の表示仕様に柔軟に対応して所望のタッチ動作を実現することができるタッチ駆動装置、タッチ検出装置、及びタッチ検出機能付き表示装置を提供する。
【解決手段】一方向に延在するように並設された複数の駆動電極(COME)と、前記駆動電極の延在方向と交差する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検知電極(DETE)と、前記複数の駆動電極を少なくとも一つの駆動電極を含む複数の駆動電極部に区分し、前記複数の駆動電極部から選択された駆動対象電極部に対して外部近接物体を検知するためのパルス波形を有するタッチ駆動信号(TSVCOM)を印加することによりタッチ走査駆動を行うドライバ(DDI)と、を備え、前記駆動電極部に含まれる前記駆動電極の本数、及び前記タッチ駆動信号(TSVCOM)が印加される前記駆動対象電極部は指定可能になされるタッチ駆動装置。
【選択図】図6
【解決手段】一方向に延在するように並設された複数の駆動電極(COME)と、前記駆動電極の延在方向と交差する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検知電極(DETE)と、前記複数の駆動電極を少なくとも一つの駆動電極を含む複数の駆動電極部に区分し、前記複数の駆動電極部から選択された駆動対象電極部に対して外部近接物体を検知するためのパルス波形を有するタッチ駆動信号(TSVCOM)を印加することによりタッチ走査駆動を行うドライバ(DDI)と、を備え、前記駆動電極部に含まれる前記駆動電極の本数、及び前記タッチ駆動信号(TSVCOM)が印加される前記駆動対象電極部は指定可能になされるタッチ駆動装置。
【選択図】図6
Description
本発明の実施形態は、タッチ駆動装置、タッチ検出装置、及びタッチ検出機能付き表示装置に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれるタッチ検出装置を液晶表示装置などの表示装置上に装着し、あるいはタッチパネルと表示装置を一体化し、その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、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た表示装置が注目されている。このようなタッチ検出機能を有する表示装置は、キーボード、マウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。
タッチパネルの方式としては、一方向に延伸する複数の電極を互いに交差するように配置した静電容量式のタッチパネルが知られている。このタッチパネルでは、各電極は、それぞれ制御回路と接続され、制御回路から励磁電流を供給することにより、外部近接物体を検出するようになされている。
タッチ検出機能付表示装置としては、表示装置の表示面上にタッチパネルを形成した、いわゆるオンセルタイプの表示装置の他に、表示装置にもともと備えられている表示用の共通電極を、一対のタッチセンサ用電極のうちの一方として兼用し、他方の電極(タッチ検知電極)をこの共通電極と交差するように配置した、いわゆるインセルタイプの表示装置が提案されている。
特許文献1には、タッチセンサ用駆動電極を所定の複数本ずつ時分割的に順次選択し、その選択された駆動電極に対してタッチ検出駆動信号を印加して、走査ピッチが選択された複数本の駆動対象電極の全幅よりも小さくなるように走査駆動(以下、「束ね駆動」という。)を行うタッチ検出装置が開示されている。
ところで、上述の束ね駆動は表示動作と同期する必要もあることから、上記タッチ検出装置では、タッチ駆動動作を制御するタッチドライバ(TPIC)と表示動作を制御するディスプレイドライバ(DDI)とが協働してタッチ駆動制御を実行するように構成されている。そのため、ディスプレイドライバはこのタッチ駆動制御機能をパターン化して実装している。
しかしながら、同じディスプレイドライバを各種のディスプレイパネルに対して適用しようとした場合、表示動作とタッチ駆動動作を最適化するため実装するタッチ駆動制御機能のパターンを変更する必要が生じるケースが発生した。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、種々の表示仕様に柔軟に対応して所望のタッチ動作を実現することができるタッチ駆動装置、タッチ検出装置、及びタッチ検出機能付き表示装置を提供することを目的とする。
一実施形態に係るタッチ駆動装置は、一方向に延在するように並設された複数の駆動電極と、前記駆動電極の延在方向と交差する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検知電極と、前記複数の駆動電極を少なくとも一つの駆動電極を含む複数の駆動電極部に区分し、前記複数の駆動電極部から選択された駆動対象電極部に対して外部近接物体を検知するためのパルス波形を有するタッチ駆動信号(TSVCOM)を印加することによりタッチ走査駆動を行うドライバ(DDI)と、を備え、前記駆動電極部に含まれる前記駆動電極の本数、及び前記タッチ駆動信号(TSVCOM)が印加される前記駆動対象電極部は指定可能になされる。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPにおける表示装置の概略の構成を示す図である。なお、本実施の形態において、表示装置は液晶表示装置である。また、本願の「タッチ検出」は、指などがタッチパネルに接触したことを検知する意味の他、指などがタッチパネルに近接したことを検知する意味も含む用語として用いられる。
図1は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPにおける表示装置の概略の構成を示す図である。なお、本実施の形態において、表示装置は液晶表示装置である。また、本願の「タッチ検出」は、指などがタッチパネルに接触したことを検知する意味の他、指などがタッチパネルに近接したことを検知する意味も含む用語として用いられる。
表示装置は、表示パネルPNLと、表示パネルPNLを背面側から照明するバックライトBLTと、を備えている。そして表示パネルPNLには、マトリクス状に配置された表示画素PXを含む表示部が設けられている。
図1に示すように、表示部においては、複数の表示画素PXが配列する行に沿って延びる走査線G(G1、G2…)と、複数の表示画素PXが配列する列に沿って延びるソース線S(S1、S2…)と、走査線Gとソース線Sが交差する位置近傍に配置された画素スイッチSWとが備えられている。
画素スイッチSWは薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を備えている。画素スイッチSWのゲート電極は対応する走査線Gと電気的に接続されている。画素スイッチSWのソース電極は対応するソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチSWのドレイン電極は対応する画素電極PEと電気的に接続されている。
また、複数の表示画素PXを駆動する駆動手段として、ゲートドライバGD(左側GD−Lおよび右側GD−R)とソースドライバSDとが設けられている。複数の走査線GはゲートドライバGDの出力端子と電気的に接続されている。複数のソース線SはソースドライバSDの出力端子と電気的に接続されている。
ゲートドライバGDとソースドライバSDとは、表示部の周囲の領域(額縁)に配置されている。ゲートドライバGDは複数の走査線Gにオン電圧を順次印加して、選択された走査線Gに電気的に接続された画素スイッチSWのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された画素スイッチSWの、ソース電極−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバSDは、複数のソース線Sのそれぞれに対応する出力信号を供給する。ソース線Sに供給された信号は、ソース電極−ドレイン電極間が導通した画素スイッチSWを介して対応する画素電極PEに印加される。
ゲートドライバGDとソースドライバSDとは、表示パネルPNLの外部に配置された制御回路CTRにより動作を制御される。また制御回路CTRは、後述する共通電極COMEに共通電圧Vcomを供給している。さらに制御回路CTRは、バックライトBLTの動作を制御する。
図2は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPの構造をより詳細に示す断面図である。
タッチ検出機能付き表示装置DSPは、表示パネルPNL、バックライトBLT、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2を備えている。図示した例では、表示パネルPNLは、液晶表示パネルであるが、有機エレクトロルミネッセンス表示パネルなどの他のフラットパネルであっても良い。また、図示した表示パネルPNLは、表示モードとしてFFS(Fringe Field Switching)モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していても良い。
表示パネルPNLは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、及び、液晶層LQを備えている。第1基板SUB1と第2基板SUB2とは所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わされている。液晶層LQは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間のセルギャップに保持されている。
第1基板SUB1は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。第1基板SUB1は、第1絶縁基板10の第2基板SUB2に対向する側に、ソース線S、共通電極COME、画素電極PE、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第1配向膜AL1などを備えている。
ここで、画素電極PE及び共通電極COMEは、これら電極間に配置される液晶層の画素領域とともに表示画素を構成し、表示画素は表示パネルPNLにマトリクス状に配置されている。
ここで、画素電極PE及び共通電極COMEは、これら電極間に配置される液晶層の画素領域とともに表示画素を構成し、表示画素は表示パネルPNLにマトリクス状に配置されている。
第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10の上に配置されている。なお、詳述しないが、第1絶縁基板10と第1絶縁膜11との間には、ゲート線G、スイッチング素子のゲート電極や半導体層などが配置されている。ソース線Sは、第1絶縁膜11の上に形成されている。また、スイッチング素子のソース電極やドレイン電極なども第1絶縁膜11の上に形成されている。図示した例では、ソース線Sは、共通電極COMEと平行して第2方向Yに延出している。
第2絶縁膜12は、ソース線S及び第1絶縁膜11の上に配置されている。共通電極COMEは、第2絶縁膜12の上に形成されている。図示した例では、共通電極COMEは、複数のセグメントによって構成されている。共通電極COMEの各セグメントは、それぞれ第2方向Yに延出し、間隔をおいて第1方向Xに並んでいる。このような共通電極COMEは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの透明な導電材料によって形成されている。なお、図示した例では、共通電極COMEの上に金属層MLが形成され、共通電極COMEを低抵抗化しているが、金属層MLは省略しても良い。
第3絶縁膜13は、共通電極COME及び第2絶縁膜12の上に配置されている。画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に形成されている。各画素電極PEは、隣接するソース線Sの間にそれぞれ位置し、共通電極COMEと対向している。また、各画素電極PEは、共通電極COMEと対向する位置にスリットSLを有している。このような画素電極PEは、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。第1配向膜AL1は、画素電極PE及び第3絶縁膜13を覆っている。
一方、第2基板SUB2は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第2絶縁基板15を用いて形成されている。第2基板SUB2は、第2絶縁基板15の第1基板SUB1に対向する側に、ブラックマトリクスBM、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
ブラックマトリクスBMは、第2絶縁基板15の内面に形成され、各画素を区画している。カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、それぞれ第2絶縁基板15の内面に形成され、それらの一部がブラックマトリクスBMに重なっている。カラーフィルタCFRは赤色カラーフィルタであり、カラーフィルタCFGは緑色カラーフィルタであり、カラーフィルタCFBは青色カラーフィルタである。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFR、CFG、CFBを覆っている。オーバーコート層OCは、透明な樹脂材料によって形成されている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。
検知電極Rxは、第2絶縁基板15の外面に形成されている。この検知電極Rxは、島状に形成されているが、ここでは、簡略化して図示しており、リード線の図示を省略している。検知電極Rxの詳細な構造については後述する。このような検知電極Rxは、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。
バックライトBLTは、表示パネルPNLの背面側に配置されている。バックライトBLTとしては、種々の形態が適用可能であり、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であるが、詳細な構造については説明を省略する。
第1光学素子OD1は、第1絶縁基板10とバックライトBLTとの間に配置されている。第2光学素子OD2は、検知電極DETEの上に配置されている。第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、それぞれ少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。
続いて、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPに用いられるタッチセンサについて説明する。タッチパネルに対して利用者の指或いはペンが触れていること、或いは近接していることを検出する方式として、ミューチャル(Mutual)検出方式の原理を説明する。
図3は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのミューチャル検出方式の代表的な基本構成を示す図である。共通電極COMEと検知電極DETEとが利用される。共通電極COMEは、複数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・を含む。この複数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・が走査(駆動)方向(Y方向またはX方向)に配列されている。
一方、検知電極DETEは、複数のストライプ状検知電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・(ストライプ状共通電極よりも細い)を含む。この複数のストライプ状検知電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・は、ストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・と直交する方向(X方向またはY方向)に配列されている。
共通電極COMEと検知電極DETEは、間隔を置いて配置される。このために、複数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・と、複数のストライプ状検知電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・との間には、基本的に容量Ccが存在する。
複数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・は所定の周期で駆動パルスTSVCOMにより走査される。今、ユーザの指がストライプ状検知電極Dete2に近接して存在するものとする。すると、ストライプ状共通電極Come2に駆動パルスTSVCOMが供給されたときに、ストライプ状検知電極Dete2からは、他のストライプ状検知電極から得られるパルスよりもレベルの低いパルスが得られる。これは、指により容量Cxが生じ、これが容量Ccに加えられるからである。ミューチャル検出では、この検出レベルの低いパルスを、ポジションDETPの検出パルスとして取り扱うことができる。
上記の容量Cxは、ユーザの指が検知電極DETEに近い場合と、遠い場合とで異なる。このために検出パルスのレベルもユーザの指が検知電極DETEに近い場合と、遠い場合とで異なる。よって、タッチパネルの平面に対する指の近接度を検出パルスのレベルで判断することができる。勿論、駆動パルスTSVCOMによる電極駆動タイミングと、検出パルスの出力タイミングにより、タッチパネルの平面上の指の2次元上の位置を検出することができる。
図4は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのセンサの概略の構成を示す図である。図4(1)はタッチ検出機能付き表示装置DSPの断面図を示し、図4(2)はセンサの構成を示す平面図を示している。
図4(1)に示すように、タッチ検出機能付き表示装置DSPは、アレイ基板ARと、対向基板CTと、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えている。
なお、以下では説明の簡略のために、上述のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・を共通電極COMEと表す。また、ストライプ状検出電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・を検出電極DETEと表す。
なお、以下では説明の簡略のために、上述のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・を共通電極COMEと表す。また、ストライプ状検出電極Dete1,Dete2,Dete3,・・・・を検出電極DETEと表す。
アレイ基板ARは、TFT基板10と、共通電極COMEと、を備えている。TFT基板10は、ガラス等の透明絶縁基板と、図示しないスイッチング素子と、ソース配線やゲート配線等の各種配線と、これらを覆う絶縁膜である平坦化層と、を備えている。共通電極COMEは、TFT基板10上に配置され絶縁層に覆われている。共通電極COMEは、例えば、第1方向に延びるとともに第1方向に直交する第2方向に複数並んだストライプ状に配置されている。共通電極COMEは、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium zinc oxide)等の透明電極材料によって形成されている。本実施形態では、共通電極COMEは、センサ用駆動電極としても用いられる。
対向基板CTは、ガラス等の透明絶縁基板15と、カラーフィルタCFと、検知電極DETEと、偏光板PLと、を備えている。カラーフィルタCFは、透明絶縁基板15上に配置されている。カラーフィルタCFは、オーバーコート層OCに覆われている。検知電極DETEは、透明絶縁基板15の外側(カラーフィルタCFと反対側)の主面に配置されている。検知電極DETEは、共通電極COMEが延びた方向(第1方向)と略直交する方向(第2方向)に延びるとともに、第1方向に複数並んだストライプ状に配置されている。検知電極DETEは、例えばITOやIZO等の透明電極材料によって形成されている。偏光板PLは、検知電極DETE上(透明絶縁基板15のカラーフィルタCFと反対側)に配置されている。
図4(2)は、上述の共通電極COMEと検知電極DETEとの一構成例を説明するための図である。第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPでは、タッチドライバTPICとディスプレイドライバDDIとが協働することにより、共通電極COMEには駆動パルスTSVCOMが入力され、検知電極DETEから検出パルスが得られる。ディスプレイドライバDDIは駆動パルスTSVCOMを出力し、タッチドライバTPICは、駆動パルスTSVCOMを入力した共通電極COMEの位置と、検出パルスの波形とから指の接触位置を把握する。ここで、タッチ位置の算出は、不図示の外部装置が行うように構成することができる。なお、ディスプレイドライバDDIから出力される信号の詳細、及びディスプレイドライバDDIとタッチドライバTPICとの授受信号の詳細については後述する。
図5は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのミューチャル検出方式の駆動方法を説明するための図である。
図5(1)には、共通電極COMEの駆動単位Txを示している。駆動単位Tx1、・・・TxNはそれぞれ連続する複数のストライプ状共通電極Comeで構成されている。上述のように、映像表示に使用される共通電極COMEがタッチ位置検知用の駆動電極としても共用されているため、映像表示動作とタッチ位置検知動作とをタイムシェアリングにより駆動する。
図5(2)に示す駆動方式では、1フレーム期間を複数のユニットで構成する。1ユニット内は、映像を表示する映像表示期間とタッチ位置を検出するタッチ位置検出期間とに分割される。分割された映像表示期間と分割されたタッチ位置検出期間とが交互に繰り返されて1フレーム期間が構成される。即ち、RGBの3色のいずれかを選択する信号(SELR/G/B)に対応して色毎の映像信号(SIGn)を出力する動作を複数の表示行について実行した後、駆動単位Tx(複数のストライプ状共通電極Come)に駆動パルスTSVCOMを入力するミューチャル検出動作を実行する。そして、分割された複数の表示行と複数の駆動単位Tx(Tx1、・・・、TxN)について上述の動作を順次繰り返して実行する。なお、複数の表示行と複数の駆動単位Txの行は、同一になるように表示とタッチ駆動とを同期して制御しても良く、表示とタッチ駆動とをそれぞれ独立して制御するように構成しても良い。
図6は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのミューチャル検出方式の駆動信号線の接続を説明するための図である。図6は、タッチドライバ(TPIC)とディスプレイドライバ(DDI)の2つのICチップで構成される、2チップシステムを示している。このシステムでは、タッチドライバTPICとディスプレイドライバDDIとが同期をとりながら表示動作とタッチ駆動動作とを実行する。
TFT基板10には、ディスプレイドライバDDIが設けられている。またTFT基板10には、シフトレジスタSRを含むタッチ駆動回路20が設けられている。ディスプレイドライバDDIから出力される駆動信号は、タッチ駆動回路20を介して共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMを供給する。対向基板CTには、検知電極DETEが設けられ、検知電極DETEからのセンサ検知線は、外部引出し用電極を介してタッチドライバTPICに電気的に接続している。
そして、タッチドライバTPICは、FPC(Flexible Print Circuit)を介して外部のホスト処理部HOSTと接続されている。なお、タッチドライバTPICとホスト処理部HOSTとの間は、I2C(Inter-Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface)などの通信方式により情報の授受が行われる。また、タッチドライバTPICには、外部より電源(VDD, Vbus)が供給される。
次に、タッチドライバTPICとディスプレイドライバDDIとの間の授受信号について説明する。
ディスプレイドライバDDIは、タッチドライバTPICに同期をとるための信号を出力する。同期のための信号には垂直同期信号TSVD、及び水平同期信号TSHDが含まれる。垂直同期信号TSVDはフレームの開始を表す同期信号である。水平同期信号TSHDはフレーム中の1ライン毎の動作に対応する同期信号である。タッチドライバTPICは、水平同期信号TSHDに同期して、タッチ検出のためのサンプリングタイミングに正確に同期した駆動同期信号EXVCOMをディスプレイドライバDDIに出力する。ディスプレイドライバDDIは、駆動同期信号EXVCOMをレベルシフト及びインピーダンス変換した駆動パルスTSVCOMをタッチ駆動回路20に出力する。
タッチ駆動回路20は、シフトレジスタ回路21、選択回路22、切替回路23を備えている。ここで、タッチ駆動回路20の構成と動作を、一つのシフトレジスタ21aとそれに接続する回路を例として説明する。
シフトレジスタ21aには、転送回路制御信号として転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1が入力される。なお、仕様に応じて2つの転送クロックSDCK1、SDCK2を用いても良い。転送スタートパルスSDSTは、転送クロックSDCK1により順次送られて、各段のシフトレジスタから出力される。なお、このシフトレジスタでは1つの転送クロックSDCK1を用いているが、2つの転送クロックSDCK1、SDCK2を用いてスタートパルスを転送する方式のシフトレジスタを用いても良い。
シフトレジスタ21aの出力端子は、選択回路22を構成するAND回路22aの1つの入力端子に接続している。AND回路22aの他の入力端子には、駆動同期選択信号EXVCOMSELが入力される。駆動同期選択信号EXVCOMSELは、タッチ位置検出期間において「1」となり、映像表示期間においては「0」となる信号である。そのため、タッチ位置検出期間であってシフトレジスタ21aの出力が「1」となる期間、AND回路22aの出力は「1」となり、切替回路23に設けられたタッチスイッチ23aが接続状態(オン状態)に切り替わる。一方、映像表示期間では、AND回路22aの出力は「0」となる。このAND回路22aの出力は選択回路22を構成するインバータ22bによって「1」となり、切替回路23に設けられた表示スイッチ23bが接続状態(オン状態)に切り替わる。
従って、タッチ位置検出期間では、対応するシフトレジスタ21aの出力が「1」となる期間に共通電極COMEにはタッチスイッチ23aを介して駆動パルスTSVCOMが入力される。一方、対応するシフトレジスタ21aの出力が「0」となる期間では共通電極COMEにはタッチスイッチ23aを介して直流信号VCOMDCが入力される。映像表示期間では、表示スイッチ23bを介して共通電極COMEには直流信号VCOMDCが入力される。
ここで、タッチスイッチ23aのパネルPNL側の一端は、少なくとも一つのストライプ状共通電極Comeと接続している。このストライプ状共通電極Comeにパルス列である駆動パルスTSVCOMを入力することによってS/Nの良い検知信号を得ることができる。なお、タッチスイッチ23aのパネルPNL側の一端に接続するストライプ状共通電極の数は固定に限られず、後述するように可変に構成されても良い。また、タッチ位置検出期間は、1つのシフトレジスタの出力に接続されたストライプ状共通電極Comeに限られず、複数のシフトレジスタの出力に接続された複数のストライプ状共通電極Comeを対象としてタッチ駆動動作を実行する期間でもある。この詳細については後述する。
なお、タッチドライバTPICには基準周波数発信器が独立して設けられている。従って、タッチ駆動の駆動周波数は、表示の駆動周波数と独立して任意の値に設定することができる。
以上説明したように、タッチドライバTPICとディスプレイドライバDDIとが同期をとりながらタッチ駆動動作を実行する。このとき、1映像表示期間内の表示ライン数(束ね表示ライン数)、水平同期信号TSHD及び垂直同期信号TSVDの出力タイミング、転送スタートパルスSDST及び転送クロックSDCK1の出力タイミングなどを可変とする。具体的には、ディスプレイドライバDDI内に、上述の束ね表示ライン数、それぞれの駆動信号(パルス)の出力タイミングなどを規定した定数テーブルを複数種類保存する。そして、タッチドライバTPICが定数テーブルを指定し、ディスプレイドライバDDIが指定された定数テーブルに規定されたデータに従ってタッチ駆動信号を出力する。
なお、図6に示すディスプレイドライバDDI、タッチ駆動回路20、共通電極COME及び検知電極DETEがタッチ駆動装置を構成する。またタッチ駆動装置とタッチドライバTPICとがタッチ検出装置を構成する。更に、タッチ検出装置と表示パネルPNLとがタッチ検出機能付き表示装置DSPを構成する。
図7は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのディスプレイドライバDDIの構成を示すブロック図である。ディスプレイドライバDDIは、タイミングコントローラ31、レベルシフタ32、アナログフロントエンド33、及び制御部34を備えている。
タッチドライバTPICは定数テーブルを指定する定数テーブル選択信号をディスプレイドライバDDIに出力する。この定数テーブル選択信号は、タッチドライバTPICが動作中において動的にタッチ駆動動作を切り替える際に出力される。制御部34は、指定された定数テーブルに記載されたデータを内部のレジスタに設定する。タイミングコントローラ31は、レジスタに設定された値に従って駆動信号を出力する。
即ち、タイミングコントローラ31は、タッチドライバTPICに水平同期信号TSHD及び垂直同期信号TSVDを出力する。タイミングコントローラ31は、レベルシフタ32を介して転送スタートパルスSDST及び転送クロックSDCK1をパネルPNLに出力する。また、タイミングコントローラ31は、表示タイミングを制御する信号を出力する。アナログフロントエンド33は、この制御信号に従って映像信号をパネルPNLに出力する。
続いて、タッチ駆動信号を設定するタイミング例について説明する。
図8は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPの表示束ねライン数を指定した際の表示動作及びタッチ駆動動作の駆動方法を説明するための図である。図8(1)は、表示束ねライン数を指定した際の表示動作及びタッチ駆動動作の駆動期間を示し、図8(2)は、その具体例を示す図である。
図8は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPの表示束ねライン数を指定した際の表示動作及びタッチ駆動動作の駆動方法を説明するための図である。図8(1)は、表示束ねライン数を指定した際の表示動作及びタッチ駆動動作の駆動期間を示し、図8(2)は、その具体例を示す図である。
図8(1)において、表示用の垂直駆動信号VDが入力されると、バックポーチBPの所定ライン数が駆動される。その後、表示動作とタッチ駆動動作が実行されるが、ここで、表示束ねライン数(LINE_NUMBER_OF_UNIT)を表すレジスタに値=Nが指定されていたときは、Nライン表示動作が実行された後、N表示ラインについてタッチ駆動が実行される。そしてこの一連の動作が繰り返して実行される。この動作は最大表示ライン数に達した時点で終了する。従って、最後のユニットには余り(modNに対する剰余)の表示ライン数が設定されるため、最後のユニットの表示ライン数はN以下となる。そしてフロントポーチFPの所定表示ライン数が駆動された後、新たな垂直駆動信号VDの入力に同期して上述の動作が繰り返して実行される。
図8(2)では、表示束ねライン数(LINE_NUMBER_OF_UNIT)に45が設定された場合のユニットの構成を示している。この例では、フォロントポーチは4表示ラインで構成され、バックポーチは2表示ラインで構成され、表示束ねライン数は45が設定されているため、有効なアクティブ表示ライン数はユニット0〜ユニット41までの1920表示ラインとなり、ユニット0〜ユニット41までは45表示ラインで構成され、ユニット42は端数として30(=1920−45×42)表示ラインで構成される。このユニット42をダミー(Dummy)ユニットと呼ぶ。なお、フロントポーチFPとバックポーチBPの表示ライン数はパネルの仕様で決められている。
図8に示す例では、表示動作で駆動するライン数とタッチ駆動動作で駆動するライン数とは等しい。従って、表示動作とタッチ駆動動作において、駆動ライン数を共通して管理することができる。
図9は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのディスプレイドライバDDIの駆動信号の出力タイミング例を示す図である。図9において各ユニットUnit、フロントポーチFPおよびバックポーチBPは図8と同様である。図9(1)は、タッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21を駆動する信号を示し、図9(2)は、タッチドライバTPICに出力する同期信号を示している。なお、図9では、ユニット0〜ユニット(n+3)が規定されている。ユニット(n+3)はダミーユニットである。
図9(1)では、転送スタートパルスSDSTと転送クロックSDCK1のタイミングを示している。なお、転送クロックは1つに限定されず複数のクロック信号で構成されてもよい。転送スタートパルスSDSTは、1フレームの開始時に出力される信号で、H時に選択するセンサ用駆動電極(共通電極COME)の本数と選択場所が設定され、L時に選択される場所が設定される。例えば、転送スタートパルスSDSTがH時には転送クロックSDCK1の変化数分と等しい数のセンサ用駆動電極(共通電極COME)数が選択され、転送クロックSDCK1の変化数分だけ以前選択されたセンサ用駆動電極よりも先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)が選択される。一方、転送スタートパルスSDSTがLの時には選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)数は前の状態を維持し、転送クロックSDCK1の変化数分だけ以前選択されたセンサ用駆動電極よりも先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)が選択される。但し、転送スタートパルスSDSTは1フレーム中で複数回発生させることも可能である。転送スタートパルスSDSTの立ち上がりタイミング及び立下りタイミングは、それぞれ立ち上がり(SDST1_V_RISE)及び立下り(SDST1_V_FALL)を表すレジスタにユニット番号を設定することで規定される。図9(1)に示す例では、立ち上がりがユニット0、立下りがユニット1であることが設定されているため、立ち上がりと立下りの合計数の分のセンサ用駆動電極(共通電極COME)数が選択され、立ち上がりと立下りの合計数の分だけ以前選択されたセンサ用駆動電極よりも先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)が選択される。尚、前記例では立ち上がりと立下りの両方を設定するようにしたが、立ち上がり、あるいは立下りのみが設定されるようにしてもよい。
転送クロックSDCK1は、1フレーム開始に対応して生成されるパルス列である。従って、立ち上がりユニット及び立下りユニットを指定しなくとも良い。
図10は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのディスプレイドライバDDIの駆動信号の詳細の出力タイミング例を示す図である。図10(1)は、タッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21を駆動する信号を示し、図10(2)は、タッチドライバTPICに出力する同期信号を示している。
図10(1)では、転送スタートパルスSDSTの立ち上がりがユニットn、立下りがユニットn+1である。そして、立ち上がりのタイミングは、ユニットnの開始からレジスタ(SDST_RISE_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。また立ち下がりのタイミングは、ユニット(n+1)の開始からレジスタ(SDST_FALL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち下がる。
また転送クロックSDCK1は、立下りユニットの開始から(SDCK_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。
また転送クロックSDCK1は、立下りユニットの開始から(SDCK_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。
ここで、ユニットnにおいて、映像表示期間中に転送スタートパルスSDSTが立ち上がりHの期間中に転送クロックSDCK1は1回だけ変化(立ち上がり)しているため選択するセンサ用駆動電極(共通電極COME)数は1本で1つ先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)数が選択されることになる。
次に、ユニットn+1の映像表示期間において転送スタートパルスSDSTが立下りLの期間中に転送クロックSDCK1は1回だけ変化(立ち下がり)しているためセンサ用駆動電極(共通電極COME)の選択数は前の状態の1本を維持し、1つ先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)を選択する。この選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)は次のタッチ位置検出期間にタッチ検出動作としてセンサ用駆動電極(共通電極COME)が駆動されることになる。
尚、転送クロックSDCK1の立下りおよび立ち上がりのタイミングは各ユニットの開始からの時間としてレジスタ設定される。
尚、転送クロックSDCK1の立下りおよび立ち上がりのタイミングは各ユニットの開始からの時間としてレジスタ設定される。
図9(2)の垂直同期信号TSVDは1フレームの開始時に出力される信号である。但し、1フレーム中で複数回発生させる場合もある。垂直同期信号TSVDの立ち上がりタイミング及び立下りタイミングは、それぞれ立ち上がり(TSVD1_V_RISE)及び立下り(TSVD1_V_FALL)を表すレジスタにユニット番号を設定することで規定される。図9(2)に示す例では、立ち上がりがユニット0、立下りもユニット0であることが設定されている。なお、2回発生させる場合は、例えば立ち上がり(TSVD2_V_RISE)を表す別のレジスタにユニット番号nを設定すれば良い。
水平同期信号TSHDは、それぞれのユニット内でタッチ駆動動作期間であることを表す信号である。従って、立ち上がりユニット及び立下りユニットを指定しなくとも良い。なお、水平同期信号TSHDの発生をユニット(n+1)までとしたい場合は、有効ユニット番号(VALID_UNIT_NUM)を表すレジスタにユニット番号(n+1)を設定すれば良い。これによってそれ以降のユニットに水平同期信号TSHDを発生させないことができる。
図10(2)では、垂直同期信号TSVDの立ち上がりがユニットn、立下りがユニット(n+1)である。そして、立ち上がりのタイミングは、ユニットnの開始からレジスタ(TSVD_RISE_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。また立ち下がりのタイミングは、ユニット(n+1)の開始からレジスタ(TSVD_FALL_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。
また水平同期信号TSHDの立ち上がりタイミングは、タッチ駆動動作の開始からレジスタ(TSHD_SHIFT)に設定された時間が経過したときである。水平同期信号TSHDのパルス巾は、レジスタ(TSHD_WIDTH)に設定された時間である。
前記水平同期信号TSHDの立ち上がりタイミングおよび立下りタイミングにより設定されたHの期間に、映像表示期間中に選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)の本数と場所の情報に基づいて選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)が駆動される。
前記水平同期信号TSHDの立ち上がりタイミングおよび立下りタイミングにより設定されたHの期間に、映像表示期間中に選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)の本数と場所の情報に基づいて選択されたセンサ用駆動電極(共通電極COME)が駆動される。
以上基本動作を実現する駆動信号の動作について説明したが、上述のレジスタの値とタイミングを適宜組み合わせることによって種々のタッチ駆動動作を実現することができる。
具体的には、転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1、垂直同期信号TSVD、水平同期信号TSHDの立ち上がり、立下りの場所、タイミングを適宜設定することにより、駆動するセンサ用駆動電極(共通電極COME)の本数および場所を自由に設定することが可能となる。また、この設定のバリエーションを複数作成し、各々複数のテーブルに格納し、所望のテーブルを選択することで駆動するセンサ用駆動電極(共通電極COME)の数および場所を自由に設定できるようにしてもよい。
具体的には、転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1、垂直同期信号TSVD、水平同期信号TSHDの立ち上がり、立下りの場所、タイミングを適宜設定することにより、駆動するセンサ用駆動電極(共通電極COME)の本数および場所を自由に設定することが可能となる。また、この設定のバリエーションを複数作成し、各々複数のテーブルに格納し、所望のテーブルを選択することで駆動するセンサ用駆動電極(共通電極COME)の数および場所を自由に設定できるようにしてもよい。
図11は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動動作のバリエーションの一例を説明するための図である。図11に示すタイムチャートでは、1タッチ位置検出期間においてシフトレジスタを2段シフト駆動して、タッチ駆動を2回実行する動作を表している。この動作を規定するため、例えば、トグル数(SDCK_TGL_NUM)を表すレジスタに値=1を設定し、イネーブル(TSHD2_ENB)を表すレジスタに値=1を設定する。
具体的な動作として、ユニットnの映像期間中で転送スタートパルスSDSTがHの期間に転送クロックSDCK1が1回変化しているためセンサ用駆動電極(共通電極COME)数1本が1つ先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)として選択され、タッチ位置検出期間の水平同期信号TSHDがHになったときセンサ用駆動電極(共通電極COME)が駆動され、その後、水平同期信号TSHDがLになり、転送クロックSDCK1がLに1回変化したときに1つ先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)が選択され、次に、水平同期信号TSHDがHになった時に選択された1つ先のセンサ用駆動電極(共通電極COME)を駆動する。
図11において、転送スタートパルスSDSTは、ユニット(0)の開始からレジスタ(SDST_RISE_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち上がり、ユニット(0)の開始からレジスタ(SDST_FALL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち下がる。
映像表示期間中は水平同期信号TSHDはローレベル(L)であり、選択信号VCOMSEL(EXVCOMSELの反転信号)もローレベル(L)であるため共通電極COMEにはタッチ駆動信号は付与されず表示への影響はない。
タッチ位置検出期間の開始からレジスタ(VCOMSEL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに選択信号VCOMSELは立ち上がり、さらにレジスタ(VCOMSEL_WIDTH)に設定された時間が経過したときに選択信号VCOMSELは立ち下がる。この選択信号VCOMSELが立ち上がったHの期間中は、選択された共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給されるように回路が切り替えられる。
タッチ位置検出期間の開始からレジスタ(TSHD_SHIFT)に設定された時間が経過したときに水平同期信号TSHDは立ち上がり、さらにレジスタ(TSHD_WIDTH)に設定された時間が経過したときに水平同期信号TSHDは立ち下がる。この水平同期信号TSHDの立ち上げに対応してタッチドライバTPICから駆動同期信号EXVCOMが出力され、選択された共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給される。これによって最初のタッチ駆動が実行される。
一方、転送クロックSDCK1は、タッチ位置検出期間の開始からレジスタ(SDCK_SHIFT_TSHD2)に設定された時間が経過したときに立下る。この動作によって転送スタートパルスSDSTは、次段のシフトレジスタに送られ、次段のシフトレジスタの出力が「1」となる。
水平同期信号TSHDの最初の立ち下がりからレジスタ(TSHD_GAP)に設定された時間が経過したときに再び水平同期信号TSHDは立ち上がり、さらにレジスタ(TSHD_WIDTH)に設定された時間が経過したときに水平同期信号TSHDは立ち下がる。この水平同期信号TSHDの再度の立ち上げに対応してタッチドライバTPICから駆動同期信号EXVCOMが出力され、選択された次段の共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給される。これによって次段のタッチ駆動が実行される。
上述の駆動方法によれば、1タッチ位置検出期間において2回のタッチ駆動が行われる。なお、図11の説明ではユニット0について説明したが、任意のユニットnにおいても同様の動作を実現することができる。
図12は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動動作のバリエーションの一例を説明するための図である。図12に示すタイムチャートでは、映像表示期間において4本のセンサ用駆動電極(共通電極COME)を選択し、シフトレジスタを4段シフト駆動して、タッチ駆動を実行する。ここで複数本のセンサ用駆動電極(共通電極COME)を選択するために対応する数のシフトレジスタを選択して駆動する方法を用いることができる。この動作を指定するため、例えば、トグル数(SDCK_TGL_NUM)を表すレジスタに値=4を設定し、イネーブル(TSHD2_ENB)を表すレジスタに値=0を設定する。また、転送クロックSDCK1の立ち上がりおよび立下りのタイミングは各々レジスタ設定により設定される。
レジスタ(SDCK_NOP)に設定された時間が経過したとき転送クロックSDCK1が立ち上がる。この動作によって転送スタートパルスSDSTは、次段のシフトレジスタに送られ、次段のシフトレジスタの出力が「1」となる。また、レジスタ(SDCK_DELAY)に設定された時間が経過したときに転送クロックSDCK1が立ち下がる。この動作によって転送スタートパルスSDSTは、次段のシフトレジスタに送られ、次段のシフトレジスタの出力が「1」となる。同様にして、合計4回のシフト動作が行われるため映像表示期間において、4段のシフトレジスタがスキップされる。このときは、転送スタートパルスSDSTはHレベルなので4つ先の4本のセンサ用駆動電極(共通電極COME)が選択される。なお、映像表示期間中は水平同期信号TSHDはローレベル(L)であり、選択信号VCOMSEL(EXVCOMSELの反転信号)もローレベル(L)であるため共通電極COMEにはタッチ駆動信号は付与されず表示への影響はない。
タッチ位置検出期間の開始からレジスタ(VCOMSEL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに選択信号VCOMSELは立ち上がり、さらにレジスタ(VCOMSEL_WIDTH)に設定された時間が経過したときに選択信号VCOMSELは立ち下がる。この選択信号VCOMSELが立ち上がったHの期間中は、選択された共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給されるように回路が切り替えられる。
タッチ位置検出期間の開始からレジスタ(TSHD_SHIFT)に設定された時間が経過したときに水平同期信号TSHDは立ち上がり、さらにレジスタ(TSHD_WIDTH)に設定された時間が経過したときに水平同期信号TSHDは立ち下がる。この水平同期信号TSHDの立ち上げに対応してタッチドライバTPICから駆動同期信号EXVCOMが出力され、選択された共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給される。上述の駆動方法によれば、映像表示期間においてシフトレジスタが4段スキップされるため、このシフトレジスタに対応する共通電極COMEについてタッチ駆動がスキップされる。
図13は、第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動動作のバリエーションの一例を説明するための図である。図13に示すタイムチャートでは、シフトレジスタを3段束ねて駆動してタッチ駆動を実行する。結果、連続する3段のシフトレジスタに対応する束ねた共通電極COMEについてタッチ駆動が実行される。図14は、図13に示すタッチ駆動動作を例示する図である。図14に示すように、それぞれのユニットにおいては、○印の付された共通電極COMEにタッチ駆動信号が与えられる。
上述の動作を指定するため、例えば、トグル数(SDCK_TGL_NUM)を表すレジスタに値=1を設定し、イネーブル(TSHD2_ENB)を表すレジスタに値=0を設定する。そして、指定ユニット(SDCK_ADD_V1)を表すレジスタに値=0を設定し、SDCKの追加を認める(SDCK_ADD_ENB)ことを表すレジスタに値=1を設定し、SDCKの追加数(SDCK_ADD_NUM)を表すレジスタに値=2を設定する。
図13において、転送スタートパルスSDSTは、ユニット0の開始からレジスタ(SDST_RISE_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち上がり、ユニット1の開始からレジスタ(SDST_FALL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち下がる。このため転送スタートパルスは、ユニット0の映像表示期間中はONの状態である。
レジスタ(SDCK_NOP)に設定された時間が経過したとき転送クロックSDCK1が立ち上がる。この動作によって転送スタートパルスSDSTは、初段のシフトレジスタに送られ、初段のシフトレジスタの出力が「1」となる。
この後、追加の転送クロック動作が2回連続して行われる。即ち、レジスタ(SDCK_DELAY)に設定された時間が経過したときに転送クロックSDCK1が立ち下がる。続いて、レジスタ(SDCK_NOP)に設定された時間が経過したとき転送クロックSDCK1が立ち上がる。
この追加の2回の転送クロック動作によって転送スタートパルスSDSTは、第2段と第3段のシフトレジスタに送られ、この2つのシフトレジスタの出力が「1」となる。従って、ユニット0の映像表示期間において、3つのシフトレジスタの出力が「1」となる。すなわち、第一段から第三段のシフトレジスタに接続する3本のセンサ用駆動電極(共通電極COME)を選択される。ユニット0のタッチ位置検出期間においては、この3つのシフトレジスタに対応する共通電極COMEに駆動パルスTSVCOMが供給されてタッチ駆動が実行される。
転送スタートパルスSDSTは、続くユニット1の映像表示期間の開始からレジスタ(SDST_FALL_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立ち下がり、OFFレベルとなる。その後、転送クロックSDCK1は、ユニット1の開始からレジスタ(SDCK_SHIFT)に設定された時間が経過したときに立下る。この動作によってOFFレベルの転送スタートパルスSDSTが、初段のシフトレジスタに送られ、初段のシフトレジスタの出力が「0」となる。しかし、連続する3つのシフトレジスタの値は「1」である。そしてOFFレベルの転送スタートパルスSDSTが順次連続するシフトレジスタに送られる。そして、OFFレベルの転送スタートパルスSDSTを送られると、そのシフトレジスタの出力は「0」となり、それ以外のシフトレジスタ(OFFレベルの転送スタートパルスSDSTを送られなかったシフトレジスタ)の出力は「1」である。
上述の駆動方法によれば、連続する3段のシフトレジスタに対応する共通電極COMEについてタッチ駆動動作が実行される。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、表示動作とタッチ駆動動作とはそれぞれ独立に駆動制御される。従って、表示動作で駆動するラインの位置とタッチ駆動動作で駆動するラインの位置は必ずしも同じである必要がない。第1の実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
第2の実施の形態では、表示動作とタッチ駆動動作とはそれぞれ独立に駆動制御される。従って、表示動作で駆動するラインの位置とタッチ駆動動作で駆動するラインの位置は必ずしも同じである必要がない。第1の実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
ディスプレイドライバDDIは、レジスタ(V_SYNC_MODE)に値=1が設定されているときは、表示動作とは独立のタッチ駆動動作(第2の実施の形態)を実行し、レジスタ(V_SYNC_MODE)に値=0が設定されているときは、表示動作と同期したタッチ駆動動作(第1の実施の形態)を実行する。
図15は、第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPの表示動作及びタッチ駆動動作の駆動方法を説明するための図である。
図15では、表示束ねライン数(LINE_NUMBER_OF_UNIT)に45が設定された場合のユニットの構成を示している。この図15に示すユニットの構成は、図8(2)で説明したユニットの構成と同じである。但し、第2の実施の形態では、ディスプレイドライバDDIは、タッチ駆動動作を制御するための独自の制御変数LOOP_CNTを変数パラメータとして用いる。
有効なアクティブライン数=1920ラインであるため、45ライン毎にユニットが定義されている。ユニット0〜ユニット41までは45ラインで構成され、ユニット42は30(=1920−45×42)ラインで構成される。ユニット42はダミーユニットである。
図15に示す例では、タッチ最大ユニット数(LOOP_MAX_NUM)は29と設定されている。このため、制御変数LOOP_CNTは、ユニット0〜ユニット29までは、0から29までインクリメントされる。しかし、ユニット30では制御変数LOOP_CNTは0となり、改めて0からインクリメントされる。但し、ユニット41で制御変数LOOP_CNTは11となった後のユニットではインクリメントは行わない。これは有効ユニット番号(VALID_UNIT_NUM)が41と設定されているからである。そして、垂直同期信号VDが入力された後の最初のユニット0からインクリメントを再開する。即ち、ユニット0の制御変数LOOP_CNTを12とする。
第1の実施の形態では、TSVD、SDSTなどのタイミングはユニット番号で指定されていた。しかし、第2の実施の形態では、TSVD、SDSTなどのタイミングは制御変数LOOP_CNTの値で規定される。
以上説明した、第1及び第2の実施形態のそれぞれの駆動方法、またそれぞれの駆動方法を組み合わせた駆動方法によって種々のタッチ駆動を実現することができる。図7に示すように、ディスプレイドライバDDIは駆動信号のタイミングなどを規定した定数テーブルを複数種類保有している。そして、タッチドライバTPICが上述の定数テーブルを指定する定数テーブル選択信号をディスプレイドライバDDIの制御部34に出力する。制御部34は定数テーブルに記載されたデータを内部のレジスタに設定する。タイミングコントローラ31はレジスタに設定された値に従って駆動信号を出力する。このようにして、種々のタッチ駆動を実現することができる。
具体的には、1映像表示期間中の表示ライン数(束ね表示ライン数)、及びタッチ駆動信号のタイミング(転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK、水平同期信号TSHD及び垂直同期信号TSVDの出力タイミング)を定数テーブルに保存しレジスタを介してデータを授受するように構成することで、タッチ駆動方法を柔軟に動的に変更することが可能となる。
例えば、動作中にタッチドライバTPICが、接触位置の検知精度を高める必要があると判断したときは、束ね表示ライン数の少ない定数テーブルを選択することでセンサの解像度を高めることができる。また、図13に示すような表示動作とタッチ駆動動作とをそれぞれ独立して駆動する制御方法を採用することでセンサの解像度とSN比を高めることができる。
従って、ディスプレイドライバを複数のディスプレイパネルに対して適用しようとした場合、表示動作とタッチ駆動動作を最適化するため実装するパターンを変更する必要がなくなり、種々の表示仕様に柔軟に対応して所望のタッチ駆動動作を実現することができるタッチ検出機能付き表示装置及びその駆動方法を提供することができる。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置DSPの駆動方法を実現するための駆動回路の構成例について説明する。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
第3の実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置DSPの駆動方法を実現するための駆動回路の構成例について説明する。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
図16は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の詳細の構成を示す図である。
シフトレジスタ回路21を構成するそれぞれのシフトレジスタSR1、SR2、SR3、・・・には、後述する切替信号SDODDが入力している。それぞれのシフトレジスタSR1、SR2、SR3、・・・の出力信号OUT1、OUT2、OUT3、・・・は、AND回路22−1、22−2、22−3、・・・の一方の端子に入力されている。AND回路22−1、22−2、22−3、・・・の他方の端子には水平同期信号TSHDが入力され、入力される両信号の論理積が駆動電極(共通電極COME)を選択するためのタッチ検出用VCOM駆動信号として出力されている。なお、第1の実施の形態では、図6に示すように、AND回路22の他方の端子にはタッチ位置検出期間において「1」となる駆動同期選択信号EXVCOMSELが入力されていた。第3の実施の形態で用いられる水平同期信号TSHDは、タッチ位置検出期間であることを識別する信号であるため、第3の実施の形態においても同様の作用を奏することができる。従って、第3の実施の形態においても、駆動同期選択信号EXVCOMSELを用いて構成しても良い。
第1のシフトレジスタSR1には、更に転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1が入力され、内部の回路で生成されたレジスタ出力信号Srout1が第2のシフトレジスタSR2に出力されている。第2のシフトレジスタSR2は、入力されたレジスタ出力信号Srout1、転送クロックSDCK1を用いてレジスタ出力信号Srout2を生成して第3のシフトレジスタSR3に出力する。以降、同様にして、残りの各段において、生成されたレジスタ出力信号Sroutが次段のシフトレジスタSRに出力される。
続いて、シフトレジスタの構成と動作を第1のシフトレジスタSR1とそれに接続する回路を例として説明する。
転送クロックSDCK1はインバータ1aに入力され、インバータ1aで反転された信号がNAND回路1fの一方の端子に入力される。NAND回路1fの他方の端子には切替信号SDODDが入力される。NAND回路1fの出力は、AND回路1gの一方の端子に入力される。
転送スタートパルスSDSTは、インバータ1bの第1入力端子1b_in1に入力される。インバータ1bには、更に転送クロックSDCK1が第2入力端子1b_in2に入力され、転送クロックxSDCK1が第3入力端子1b_in3に入力される。ここで第2入力端子1b_in2に立ち上がりエッジが入力され、かつ第3入力端子1b_in3に立下りエッジのロジック信号が入力されたときインバータ1bは第1入力端子1b_in1のロジック信号を反転して出力される。転送クロックxSDCK1は転送クロックSDCK1の逆相信号である。即ち、転送クロックxSDCK1と転送クロックSDCK1とは互いの信号の電位が逆となったクロック信号である。インバータ1bに入力される2つの転送クロックSDCK1、xSDCK1のうち一方の転送クロック(ここでは、xSDCK1)は、反転されてインバータ1bに入力される。インバータ1bは、2つの転送クロックSDCK1、xSDCK1の信号がともに「1」のときに、入力された転送スタートパルスSDSTを反転して(インバートして)出力する。
インバータ1bの出力はインバータ1cに入力され、インバータ1cの出力はインバータ1dを介してインバータ1cの入力側にフィードバックされ、ラッチ回路が構成されている。
なお、インバータ1bとインバータ1cの中間点であるノード1hは、Pch−FETを介して基準電位と接続されている。従って、リセット信号rstbによって、ノード1hを基準電位にリセットすることができる。
インバータ1cの出力は、レジスタ出力信号Srout1として、第2のシフトレジスタSR2に出力されるとともに、AND回路1gの他方の端子に入力される。そして、AND回路1gの出力信号OUT1が、上述のようにAND回路22−1の一方の端子に入力されている。
図17は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するための図である。なお、図17では、切替信号SDODDがLレベル(ローレベル:「0」)のときのタイミングを表している。図17に示すそれぞれのタイミングにおけるシフトレジスタ回路21の動作について、図16を参照しつつ説明する。
図16において、切替信号SDODDがLレベルのときは、それぞれのシフトレジスタSR1、SR2、SR3、・・・のNAND回路1f、2f、3f、・・・の他方の端子には「0」が入力されるため、NAND回路1f、2f、3f、・・・の出力は「1」となる。従って、AND回路1g、2g、3g、・・・の一方の入力端子には常に「1」が入力され、AND回路1g、2g、3g、・・・の出力信号OUT1、OUT2、OUT3、・・・は、レジスタ出力信号Srout1、Srout2、Srout3、・・・と同じ信号になる。
初期状態として、リセット信号rstbが入力されてそれぞれのシフトレジスタSR1、SR2、SR3、・・・のノード1h、2h、3h、・・・は基準電位にリセットされている。図17のタイミングAにおいて、転送スタートパルスSDSTがHレベル(ハイレベル:「1」)となる。しかしこのタイミングAでは、転送クロックSDCK1はLレベルであるため、インバータ1bの出力は変化しない。図17のタイミングBにおいて、転送クロックSDCK1がHレベルになると、インバータ1bの出力は転送スタートパルスSDSTの反転信号レベルであるLレベルとなり、インバータ1cによってレジスタ出力信号Srout1はHレベルとなる。このHレベルはインバータ1dによってLレベルにインバートされてノード1hをLレベルに保持する。即ち、Hレベルの状態は、ラッチ回路によって保持される。
レジスタ出力信号Srout1は、AND回路1gを介してAND回路22−1の一方の端子に入力される。図17のタイミングCにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルとなったとき、レジスタ出力信号Srout1はHレベルで出力信号OUT1もHレベルであるため、AND回路22−1の出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)はHレベルとなり、対応する共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。そして、タイミングDにおいて、水平同期信号TSHDがLレベルとなったときに、共通電極COMEの選択が解除される。
この間、レジスタ出力信号Srout1は、第2のシフトレジスタSR2に出力されるが、転送クロックSDCK1はHレベルであるため、第2のシフトレジスタSR2のインバータ2bの出力は変化しない。
タイミングEにおいて、転送スタートパルスSDSTがLレベルとなる。しかし、このことによって、上述の各部位のレベルは変化しない。タイミングFにおいて、転送クロックSDCK1がLレベルに変化する。この変化によっても、第1のシフトレジスタSR1のインバータ1bは動作しないが、転送クロックSDCK1がLレベルになると、第2のシフトレジスタSR2のインバータ2bは動作して、レジスタ出力信号Srout1のHレベルを入力する。これによって、第2のシフトレジスタSR2のレジスタ出力信号Srout2はHレベルとなる。このHレベルの状態は、第1のシフトレジスタSR1と同様にラッチ回路によって保持される。
この結果、タイミングGにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルになったときは、AND回路22−1、22−2の2つの出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)はHレベルとなり、対応する2つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
タイミングHにおいて、転送クロックSDCK1がHレベルとなる。この結果、第1のシフトレジスタSR1のインバータ1bは動作して、Lレベルの転送スタートパルスSDSTを取り込み、レジスタ出力信号Srout1はLレベルとなる。一方、上述の第1のシフトレジスタSR1のタイミングBにおける動作と同様の動作によって、第3のシフトレジスタSR3のレジスタ出力信号Srout3はHレベルとなる。この結果、タイミングIにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルになったときは、AND回路22−2、22−3の2つの出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)はHレベルとなり、対応する2つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
タイミングJにおいて、転送クロックSDCK1がLレベルに変化する。この結果、第2のシフトレジスタSR2のインバータ2bは動作して、Lレベルのレジスタ出力信号Srout1を入力する。これによって、レジスタ出力信号Srout2はLレベルとなる。一方、上述の動作と同様に、第4のシフトレジスタSR4のインバータ4bは動作して、レジスタ出力信号Srout4はHレベルとなる。このHレベルの状態は、ラッチ回路によって保持される。
以上、説明したように図17に示すタイムチャートでは、連続する2つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。そして、選択される2つの共通電極COMEの位置は、転送クロックSDCK1に同期して1つずつ進められる。
図18は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するためのバリエーションの図である。なお、図18では、切替信号SDODDがLレベルのときのタイミングを表している。図18に示すそれぞれのタイミングにおけるシフトレジスタ回路21の動作について、図16を参照しつつ説明する。なお、図17で説明した内容と重複する内容については、適宜その説明を省略する。
図18の映像表示期間において、転送スタートパルスSDSTがHレベルであるときに、転送クロックSDCK1がHレベルに変化する。これによって、第1のシフトレジスタSR1のレジスタ出力信号Srout1はHレベルとなる。タイミングLにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルとなったときに、AND回路22−1の出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)はHレベルとなり、対応する共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
タイミングMにおいて、転送クロックSDCK1がLレベルに変化する。これによって、第2のシフトレジスタSR2のレジスタ出力信号Srout2はHレベルとなる。その結果、AND回路22−2の出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)はHレベルとなり、対応する2つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。このように、転送クロックSDK1を変化させることによって選択される共通電極COMEを増加し、また変更することができる。
転送クロックSDK1の変化と水平同期信号TSHDの変化とを組み合わせた動作をユニットnについて継続して適用することによって、タッチ位置検出期間の前半において複数の共通電極COMEを駆動し、タッチ位置検出期間の後半において1段シフトした複数の共通電極COMEを駆動する動作を実現することができる。
図19は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するための他のバリエーションの図である。なお、図19では、切替信号SDODDがLレベルのときのタイミングを表している。図19に示すそれぞれのタイミングにおけるシフトレジスタ回路21の動作について、図16を参照しつつ説明する。なお、図17で説明した内容と重複する内容については、適宜その説明を省略する。
図19では、映像表示期間において、転送スタートパルスSDSTがHレベルであるときに、タイミングPに示すように、転送クロックSDCK1が4回変化している。より詳しく言えば、上述のシフトレジスタ回路21の動作に従えば、タイミングP1では、AND回路22−1の出力信号(タッチ検出用VCOM駆動信号)がHレベルとなる。タイミングP2では、AND回路22−2の出力信号が更にHレベルとなる。タイミングP3では、AND回路22−3の出力信号が更にHレベルとなる。タイミングP4では、AND回路22−4の出力信号が更にHレベルとなる。この結果、連続した4つの共通電極COMEをタッチ駆動用として選択することができる。
以上説明した、切替信号SDODDがLレベルのときの駆動動作では、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化した数N(1以上の整数)本の駆動電極(共通電極COME)が選択される。そして、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化する毎に位置が1つシフトされたN本の駆動電極が選択される。
次に、切替信号SDODDがHレベルのときの駆動動作例を説明する。
図20は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するための更に他のバリエーションの図である。なお、図20では、切替信号SDODDがHレベルのときのタイミングを表している。図20に示すそれぞれのタイミングにおけるシフトレジスタ回路21の動作について、図16を参照しつつ説明する。なお、上述の内容と重複する内容については、適宜その説明を省略する。
図20のタイミングRにおいて、転送スタートパルスSDSTがHレベルであるときに、転送クロックSDCK1がHレベルに変化する。このとき、図16において、インバータ1aの出力はLレベルとなるため、NAND回路1fの出力はHレベルとなる。その結果、出力信号OUT1はレジスタ出力信号Srout1と同じHレベルとなる。
図20のタイミングSにおいて、転送スタートパルスSDSTがHレベルであるときに、転送クロックSDCK1がLレベルに変化する。このとき、図16において、インバータ1aの出力はHレベルとなるため、NAND回路1fの出力はLレベルとなる。その結果、出力信号OUT1はLレベルとなる。一方、上述のようにレジスタ出力信号Srout1はHレベルであるため、インバータ2aの出力はLレベルとなり、NAND回路2fの出力はHレベルとなる。その結果、出力信号OUT2はレジスタ出力信号Srout2と同じHレベルとなる。
従って、タイミングTにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルになったときは、出力信号OUT2に対応する1つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
図21は、第3の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するための別のバリエーションの図である。なお、図21では、切替信号SDODDがHレベルのときのタイミングを表している。図21に示すそれぞれのタイミングにおけるシフトレジスタ回路21の動作について、図16を参照しつつ説明する。なお、上述の内容と重複する内容については、適宜その説明を省略する。
図21では、転送スタートパルスSDSTがHレベルであるときに、転送クロックSDCK1がタイミングV1〜V4において4回レベルを変化している。タイミングV1、V2での動作は、図20で説明した内容と同様であるのでその説明は省略する。タイミングV3では、転送クロックSDCK1がHレベルに変化するため、上述のように出力信号OUT1はレジスタ出力信号Srout1と同じHレベルとなる。レジスタ出力信号Srout1は、タイミングV1以降はHレベルを継続するため、NAND回路2fの出力はHレベルとなる。その結果、出力信号OUT2はレジスタ出力信号Srout2と同じHレベルを継続する。
タイミングWにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルになったときは、出力信号OUT1〜OUT3に対応する3つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
タイミングV4では、転送クロックSDCK1がLレベルに変化するため、上述のように出力信号OUT1はLレベルとなる。一方、上述のようにレジスタ出力信号Srout1〜Srout3はHレベルであるため、インバータ4aの出力はLレベルとなり、NAND回路4fの出力はHレベルとなる。その結果、出力信号OUT4はレジスタ出力信号Srout4と同じHレベルとなる。
続く期間において、転送スタートパルスSDSTがLレベルとなり、タイミングXにおいて、上述の転送クロックSDCK1が変化した場合、レジスタ出力信号Srout1はLレベルに変化し、出力信号OUT1もLレベルとなる。従って、タイミングYにおいて、水平同期信号TSHDがHレベルになったときは、出力信号OUT2〜OUT4に対応する3つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択される。
以降、転送クロックSDCK1のレベルの変化に対応して、連続する3つの共通電極COMEがタッチ駆動用に選択されて1つずつシフトされる、「3束ね1ずらし駆動」が実行される。
以上説明した、切替信号SDODDがHレベルのときの駆動動作では、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化した数N(1以上の整数)から1つ少ない(N−1)本の駆動電極(共通電極COME)が選択される。そして、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化する毎に位置が1つシフトされた(N−1)本の駆動電極が選択される。
以上説明した第3の実施の形態に係るシフトレジスタ回路21によれば、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化した数に対応した数M(1以上の整数)の駆動電極(共通電極COME)が選択される。そして、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化する毎に位置が1つシフトされたM本の駆動電極が選択される。
また、第3の実施の形態に係るシフトレジスタ回路21によれば、転送スタートパルスSDSTと転送クロックSDCK1との出力タイミングを種々組み合わせることによって種々のタッチ駆動方式を実現することができる。
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置DSPの駆動方法を実現するための駆動回路の構成が第3の実施の形態と異なっている。第3の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
第4の実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置DSPの駆動方法を実現するための駆動回路の構成が第3の実施の形態と異なっている。第3の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
図22は、第4の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の詳細の構成を示す図である。
シフトレジスタ回路21を構成するそれぞれのシフトレジスタSR1、SR2、・・・の出力信号OUT1、OUT2、・・・は、AND回路22−1、22−2、・・・の一方の端子に入力されている。AND回路22−1、22−2、・・・の他方の端子には水平同期信号TSHDが入力され、入力される両信号の論理積がタッチ検出用VCOM駆動信号として出力されている。また、シフトレジスタSR1、SR2、・・・は、それぞれサブシフトレジスタSRa、SRbを備えている。
第1のシフトレジスタSR1には、転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1が入力される。転送スタートパルスSDSTはレジスタ入力信号inaとして、サブシフトレジスタSRaに入力される。サブシフトレジスタSRaの内部の回路で生成された出力信号OUT1が、レジスタ入力信号inbとしてサブシフトレジスタSRbに入力される。サブシフトレジスタSRbの内部の回路で生成された出力信号は、第2のシフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRaにレジスタ入力信号inaとして入力される。第2のシフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRa、SRbで生成された出力信号が不図示の第3のシフトレジスタSR3に入力される。以降、同様にしてレジスタ入力信号inaが次段のシフトレジスタSRに出力される。
続いて、シフトレジスタ回路21の構成と動作を第1のシフトレジスタSR1とそれに接続する回路を例として説明する。
転送スタートパルスSDST(入力信号ina)はNOR回路1a1の一方の端子に入力される。NOR回路1a1の他方の端子には、後述する負帰還信号backaが入力されている。NOR回路1a1の出力は2つに分岐して、その一方はインバータ1a3を介してスイッチ回路1a4を構成するNchトランジスタ(トランジスタT1)のゲートに信号が供給され、他方はスイッチ回路1a4を構成するPchトランジスタ(トランジスタT2)のゲートに接続している。さらにNOR回路1a1の出力はNchトランジスタ1a5のゲートに接続している。
ここで、トランジスタT1のソース端子とトランジスタT2のドレイン端子が接続され転送クロックSDCK1が入力される。トランジスタT1のドレイン端子とトランジスタT2のソース端子も接続され、トランジスタ1a5のドレイン端子と接続している。トランジスタ1a5のソース端子には、電源電圧Vss(低電位)が与えられる。ここで、スイッチ回路1a4はトランジスタT1、T2が並列に接続されて、転送クロックSDCK1がHレベルのときに導通し、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通しないように構成されている。
トランジスタ1a5のドレイン端子は負帰還信号backaをNOR回路1a1の他方の端子に供給する。またトランジスタ1a5のドレイン端子と接続する2連インバータ回路1a7からは、出力信号OUT1がAND回路22−1の一方の端子に出力される。更に、2連インバータ回路1a7からの出力信号OUT1がレジスタ入力信号inbとしてサブシフトレジスタSRbに入力される。
なお、NOR回路1a1とインバータ1a3の中間点であるノード1a8は、Pch−FET1a2を介して基準電位である電源電圧Vdd(高電位)と接続されている。従って、リセット信号xDiscによって、ノード1a8を基準電位にリセットすることができる。
サブシフトレジスタSRbに入力されたレジスタ入力信号inbはNOR回路1b1の一方の端子に入力される。NOR回路1b1の他方の端子には、後述する負帰還信号backbが入力されている。NOR回路1b1の出力は2つに分岐して、その一方はインバータ1b3を介してスイッチ回路1b4を構成するNchトランジスタ(トランジスタT3)のゲートに接続し、他方はスイッチ回路1b4を構成するPchトランジスタ(トランジスタT4)のゲートに接続している。さらにNOR回路1b1の出力信号はインバータ1b3を介してPchトランジスタ1b5のゲートに供給されている。
ここで、トランジスタT3のソース端子及びトランジスタT4のドレイン端子には、共に転送クロックSDCK1が入力される。トランジスタT3のドレイン端子及びトランジスタT4のソース端子は、トランジスタ1b5のドレイン端子と接続している。トランジスタ1b5のソース端子には、電源電圧Vdd(高電位)が与えられる。ここで、スイッチ回路1b4はトランジスタT3、T4が並列に接続されて、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通し、転送クロックSDCK1がHレベルのときに導通しないように構成されている。
トランジスタ1b5のドレイン端子はインバータ1b6と接続する。インバータ1b6の出力信号は負帰還信号backbとしてNOR回路1b1の他方の端子に供給される。またインバータ1b6と接続する2連インバータ回路1b7からは、レジスタ入力信号inaが出力され、次段のシフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRaに入力される。
なお、NOR回路1b1とインバータ1b3の中間点であるノード1b8は、Pch−FET1b2を介して基準電位である電源電圧Vdd(高電位)と接続されている。従って、リセット信号xDiscによって、ノード1b8を基準電位にリセットすることができる。
このように、シフトレジスタSR1は、サブシフトレジスタSRa、SRbで構成されている。サブシフトレジスタSRaからは、タッチ検出用VCOM駆動信号を生成するための出力信号が出力されるが、サブシフトレジスタSRbからは、タッチ検出用VCOM駆動信号を生成するための出力信号は出力されない。
以降のシフトレジスタSR2、・・・についてもシフトレジスタSR1と同様であるので、その構成の説明は省略する。
図23は、第4の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の動作を説明するための図である。図22及び図23を参照しつつシフトレジスタ回路21の動作について説明する。
[初期化リセット動作]
シフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRaにおいて、リセット信号xDiscがHレベル(=「1」)からLレベル(=「0」)に変化すると、Pch−FET1a2のソース・ドレイン間が導通してノード1a8に高電位Vddが印加される。この結果、トランジスタ1a5のソース・ドレイン間が導通して負帰還信号backaにはLレベルの電位が付与される。このとき、転送スタートパルスSDSTはLレベルであるため、NOR回路1a1の出力はHレベルとなる、従って、この状態がラッチされる。なお、出力信号OUT1はLレベルであるため、タッチ検出用VCOM駆動信号は出力されない。
シフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRaにおいて、リセット信号xDiscがHレベル(=「1」)からLレベル(=「0」)に変化すると、Pch−FET1a2のソース・ドレイン間が導通してノード1a8に高電位Vddが印加される。この結果、トランジスタ1a5のソース・ドレイン間が導通して負帰還信号backaにはLレベルの電位が付与される。このとき、転送スタートパルスSDSTはLレベルであるため、NOR回路1a1の出力はHレベルとなる、従って、この状態がラッチされる。なお、出力信号OUT1はLレベルであるため、タッチ検出用VCOM駆動信号は出力されない。
サブシフトレジスタSRbにおいてもリセット信号xDiscがHレベルからLレベルに変化すると、Pch−FET1b2のソース・ドレイン間が導通してノード1b8に高電位Vddが印加される。この結果、トランジスタ1b5のソース・ドレイン間が導通してインバータ1b6にはHレベルの電位が印加されるため、負帰還信号backbにはLレベルの電位が付与される。このとき、レジスタ入力信号inbはLレベルであるため、NOR回路1b1の出力はHレベルとなる、従って、この状態がラッチされる。そして、レジスタ入力信号inaはLレベルとなって、次段のシフトレジスタSR2に入力される。
このようにして以降のシフトレジスタSR2、SR3、・・・についても初期化状態にセットされる、
図23に示すように、転送スタートパルスSDSTがHレベルとなり、タイミングQにおいて転送クロックSDCK1が4回変化した場合の動作を説明する。
転送スタートパルスSDST(レジスタ入力信号ina)がHレベルとなったときは、サブシフトレジスタSRaのNOR回路1a1の出力はLレベルとなる。上述のように、スイッチ回路1a4はトランジスタT1、T2が並列に接続されて、転送クロックSDCK1がHレベルのときに導通し、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通しないように設計されている。このため転送クロックSDCK1がLレベルのときは、負帰還信号backaはリセット時のLレベルの電位を維持する。従って、シフトレジスタSR1の出力信号OUT1、レジスタ入力信号inbは変化せず、以降のシフトレジスタSRの出力も変化しない。
タイミングQ1において、転送クロックSDCK1がHレベルに変化したときはスイッチ回路1a4が動作するため、2連インバータ回路1a7の出力はHレベルになる。即ち、Hレベルの出力信号OUT1がAND回路22−1の一方の端子に出力され、タッチ検出用のVCOM駆動信号が出力できる状態となる。なお、このとき、負帰還信号backaもHレベルとなりNOR回路1a1の出力はLレベルを維持する。
サブシフトレジスタSRbに入力されるレジスタ入力信号inbはHレベルになるため、NOR回路1b1の出力はLレベルとなる。上述のように、スイッチ回路1b4はトランジスタT3、T4が並列に接続されて、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通し、転送クロックSDCK1がHレベルのときに導通しないように設計されている。このため転送クロックSDCK1がHレベルのときには、インバータ1b6の入力はHレベルを維持し、これは初期化状態と同様である。従って、サブシフトレジスタSRbの出力は変化せず、以降のシフトレジスタSR2、SR3、・・・についても変化しない。
タイミングQ2において、転送クロックSDCK1がLレベルに変化したときは、サブシフトレジスタSRaにおいては、上述のように、スイッチ回路1a4はトランジスタT1、T2が並列に接続されている為、タイミングQ2において、転送クロックSDCK1がLレベルに変化したときは、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通しないように設計されている。従って、負帰還信号backa及び2連インバータ回路1a7の出力はHレベルを維持する。
一方、サブシフトレジスタSRbでは、上述のように、スイッチ回路1b4はトランジスタT3、T4が並列に接続されて、転送クロックSDCK1がLレベルのときに導通するように構成されている。このためインバータ1b6の出力はHレベルとなり、負帰還信号backbもHレベルとなり、NOR回路1b1の出力はLレベルを維持する。
シフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRaにおいては、レジスタ入力信号inaはHレベルになるが、転送クロックSDCK1がLレベルであるため、シフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRaと同様に、出力信号OUT2はLレベルを維持する。
タイミングQ3において、転送クロックSDCK1がHレベルに変化したときは、シフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRa、SRbはその状態を維持するため、出力信号OUT1はHレベルを維持する。一方、シフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRa、SRbは、上述のタイミングQ1におけるシフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRa、SRbと同様に動作する。従って、出力信号OUT2はHレベルとなる。
タイミングQ4において、転送クロックSDCK1がLレベルに変化したときは、シフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRa、SRbはその状態を維持するため、出力信号OUT1はHレベルを維持する。一方、シフトレジスタSR2のサブシフトレジスタSRa、SRbは、上述のタイミングQ2におけるシフトレジスタSR1のサブシフトレジスタSRa、SRbと同様に動作する。従って、出力信号OUT2はHレベルを維持する。
以上、説明したように、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において、転送クロックSDCK1がタイミングQ1〜Q4において4回レベルを変化していることに対応して、転送クロックSDCK1がHレベルに変化した2回のタイミングで2本の駆動電極(共通電極COME)を選択することができる。
なお、上述の説明から明らかなように、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において、転送クロックSDCK1がHレベルに変化する毎に選択される共通電極の位置を1つずつシフトすることができる。
以上説明した第3及び第4の実施の形態に係るシフトレジスタ回路21によれば、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化した数に対応した数M(1以上の整数)の駆動電極(共通電極COME)が選択される。そして、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において転送クロックSDCK1が変化した数に対応した数だけ位置がシフトされたM本の駆動電極が選択される。
なお、第3及び第4の実施の形態における、転送スタートパルスSDST、転送クロックSDCK1のHレベル、Lレベルは、上述の内容に限定されない。シフトレジスタ回路21に使用されるトランジスタの特性(Pch、Nch)を変更することによって逆の電位レベルで動作するようにシフトレジスタ回路21を構成することができる。
[第5の実施の形態]
第5の実施の形態の構成は、第3の実施形態の図16に示した構成と類似している。図16においては、インバータ1bにおいて第2入力端子1b_in2の電圧がLレベルからHレベルに変化(第3入力端子1b_in3の電圧がHレベルからLレベルに変化)したタイミングにおいて、その第1入力端子1b_in1の信号を反転させて出力させる仕様としている。インバータ2b、3b、・・・・も同様である。
第5の実施の形態の構成は、第3の実施形態の図16に示した構成と類似している。図16においては、インバータ1bにおいて第2入力端子1b_in2の電圧がLレベルからHレベルに変化(第3入力端子1b_in3の電圧がHレベルからLレベルに変化)したタイミングにおいて、その第1入力端子1b_in1の信号を反転させて出力させる仕様としている。インバータ2b、3b、・・・・も同様である。
図24は、第5の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPのタッチ駆動回路20のシフトレジスタ回路21の詳細の構成を示す図である。
図24が図16と構成が異なる点は、インバータ1b、2b、3b、・・・・、1d、2d、3d、・・・・において、第2入力端子がHレベル(第1入力端子がLレベル)時にインバータとして動作し、第2入力端子がLレベル(第1入力端子がHレベル)時は出力がハイインピーダンスとされる。これらのインバータ1b、2b、3b、・・・・、1d、2d、3d、・・・・の一構成例を図25に示す。図25に示すインバータは、PchトランジスタとNchトランジスタで構成されるインバータ部とPchトランジスタとNchトランジスタで構成されるスイッチ部を含む。例えば、インバータ1bにおいて、このインバータ部の入力が第1入力端子1b_in1とされ、スイッチ部のNchトランジスタのゲートが第2入力端子1b_in2とされ、Pchトランジスタのゲートが第3入力端子1b_in3とされる。インバータ2b、3b、・・・・、2d、3d、・・・・も同様である。
図24が図16と構成が異なる点は、インバータ1b、2b、3b、・・・・、1d、2d、3d、・・・・において、第2入力端子がHレベル(第1入力端子がLレベル)時にインバータとして動作し、第2入力端子がLレベル(第1入力端子がHレベル)時は出力がハイインピーダンスとされる。これらのインバータ1b、2b、3b、・・・・、1d、2d、3d、・・・・の一構成例を図25に示す。図25に示すインバータは、PchトランジスタとNchトランジスタで構成されるインバータ部とPchトランジスタとNchトランジスタで構成されるスイッチ部を含む。例えば、インバータ1bにおいて、このインバータ部の入力が第1入力端子1b_in1とされ、スイッチ部のNchトランジスタのゲートが第2入力端子1b_in2とされ、Pchトランジスタのゲートが第3入力端子1b_in3とされる。インバータ2b、3b、・・・・、2d、3d、・・・・も同様である。
更に、連続するシフトレジスタには各々位相が異なる2種類の第1転送クロックSDCK1(xSDCK1)と第2転送クロックSDCK2(xSDCK2)が供給される。例えば、例えば奇数段のシフトレジスタ(第1のシフトレジスタSR1、第3のシフトレジスタSR3、・・・・)には第1転送クロックSDCK1(xSDCK1)が供給され、偶数段のシフトレジスタ(第2のシフトレジスタSR2、第4のシフトレジスタSR4、・・・・)には第2転送クロックSDCK2(xSDCK2)が供給される。
第1転送クロックSDCK1(xSDCK1)と第2転送クロックSDCK2(xSDCK2)の位相およびタイミングを適宜設定することで、タッチ検出時における共通電極COMEの束ね数、およびシフト位置を適宜設定することができる。
以上説明した第5の実施の形態に係るシフトレジスタ回路21によれば、転送スタートパルスSDSTがHレベルである状態において第1転送クロックSDCK1、第2転送クロックSDCK2が変化した数に対応した数M(1以上の整数)の駆動電極(共通電極COME)が選択される。そして、転送スタートパルスSDSTがLレベルである状態において第1転送クロックSDCK1、第2転送クロックSDCK2が変化した数に対応した数だけ位置がシフトされたM本の駆動電極が選択される。
なお、本発明は、実施の形態に記載のパネル構造に限定されない。
実施の形態では、IPS(In−Plane Switching)モード、FFS(Fringe−Field Switching)モードなどの横電界方式の液晶を使用したパネルを例としたが、この形態に限定されずTN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モードなどの縦電界方式の液晶を使用したパネルについても適用することができる。
実施の形態では、IPS(In−Plane Switching)モード、FFS(Fringe−Field Switching)モードなどの横電界方式の液晶を使用したパネルを例としたが、この形態に限定されずTN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モードなどの縦電界方式の液晶を使用したパネルについても適用することができる。
また、実施の形態では、タッチ検出機能付き表示装置として、いわゆるインセルタイプの表示装置を例としたが、表示装置の表示面上にタッチパネルを形成した、いわゆるオンセルタイプの表示装置についても適用することができる。
本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
DSP…タッチ検出機能付き表示装置、PNL…表示パネル、PX…表示画素、COME…共通電極、Vcom…共通電圧、TSVCOM…駆動パルス、TPIC…タッチドライバ、DDI…ディスプレイドライバ、DETE…検知電極、SDST…転送スタートパルス、SDCK…転送クロック、20…タッチ駆動回路、21…シフトレジスタ回路、22…選択回路、23…切替回路、31…タイミングコントローラ、32…レベルシフタ、33…アナログフロントエンド、34…制御部。
Claims (16)
- 一方向に延在するように並設された複数の駆動電極と、
前記駆動電極の延在方向と交差する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検知電極と、
前記複数の駆動電極を少なくとも一つの駆動電極を含む複数の駆動電極部に区分し、前記複数の駆動電極部から選択された駆動対象電極部に対して外部近接物体を検知するためのパルス波形を有するタッチ駆動信号(TSVCOM)を印加することによりタッチ走査駆動を行うドライバ(DDI)と、を備え、
前記駆動電極部に含まれる前記駆動電極の本数、及び前記タッチ駆動信号(TSVCOM)が印加される前記駆動対象電極部は指定可能になされるタッチ駆動装置。 - シフト駆動されて前記駆動電極部を順次選択可能とするシフトレジスタ回路を更に有し、
前記ドライバ(DDI)は、
前記シフトレジスタ回路をシフト駆動するスタートパルス信号(SDST)とクロック信号(SDCK)とを出力する、請求項1に記載のタッチ駆動装置。 - 前記ドライバ(DDI)は、
表示装置に表示信号を出力する表示動作と前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を出力するタッチ駆動動作とを時分割的に交互に繰り返し、タッチ駆動動作中はタッチ駆動動作中であることを示す選択信号(VCOMSEL)を出力する、請求項2に記載のタッチ駆動装置。 - 前記ドライバ(DDI)は、前記駆動対象電極部が選択可能とされた際、前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を前記駆動対象電極部に出力し、
選択可能とされた前記駆動対象電極部は、前記選択信号(VCOMSEL)が出力された際、前記タッチ駆動信号(TSVCOM)が印加されるようになされる、請求項3に記載のタッチ駆動装置。 - 前記ドライバ(DDI)は、前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を出力する期間を指定する水平同期信号(TSHD)を生成し、
前記スタートパルス信号(SDST)、クロック信号(SDCK)、水平同期信号(TSHD)、選択信号(VCOMSEL)の立ち上げ及び立ち下げタイミングは指定可能になされる、請求項4に記載のタッチ駆動装置。 - 前記ドライバ(DDI)は、
前記スタートパルス信号(SDST)、クロック信号(SDCK)、水平同期信号(TSHD)、選択信号(VCOMSEL)の立ち上げ及び立ち下げタイミングを規定したデータテーブルを複数組有し、
指定されたデータテーブルを用いて前記スタートパルス信号(SDST)、クロック信号(SDCK)、水平同期信号(TSHD)、選択信号(VCOMSEL)を生成する、請求項5に記載のタッチ駆動装置。 - 請求項1乃至6の内のいずれか1項に記載のタッチ駆動装置と、
前記検知電極の検出信号を前記タッチ駆動信号(TSVCOM)の前記パルス波形に対応したタイミングでサンプリングすることにより外部近接物体を検知するタッチ検出部(TPIC)を更に備えるタッチ検出装置。 - 請求項7に記載のタッチ検出装置と、
映像信号及び表示駆動信号に基づいて表示を行う表示画素と、を有し、
前記ドライバ(DDI)は、前記複数の駆動電極に対して前記表示駆動信号を順次印加する表示走査駆動と前記タッチ駆動とを時分割的に交互に繰り返して実行する、タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記ドライバ(DDI)は、前記表示走査駆動において時分割的に表示駆動信号を印加する駆動電極と同一の駆動電極に、前記タッチ走査駆動において時分割的に前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を印加する、請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記ドライバ(DDI)は、前記表示走査駆動において時分割的に表示駆動信号を印加する駆動電極と、前記タッチ走査駆動において時分割的に前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を印加する駆動電極とをそれぞれ独立に制御する、請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記シフトレジスタ回路は、
前記スタートパルス信号(SDST)が一方の電位状態の際、前記クロック信号(SDCK)が変化した数に対応した数M(1以上の整数)本の前記駆動電極部を選択可能とし、
前記スタートパルス信号(SDST)が他方の電位状態の際、前記クロック信号(SDCK)が変化した数に対応した数だけ位置がシフトされたM本の前記駆動電極部を選択可能とするように構成される請求項2に記載のタッチ駆動装置。 - 前記シフトレジスタ回路は、直列に接続される複数のシフトレジスタを有し、
前記シフトレジスタ回路の前記複数のシフトレジスタの内、奇数段に配されるシフトレジスタはそれぞれ、
前記クロック信号(SDCK)が一方の電位のときに前段のシフトレジスタから入力した信号をインバートする第1のインバータと、
前記第1のインバータの出力をインバートして、前記駆動電極部を選択可能とする信号として出力すると共に後段のシフトレジスタに出力する第2のインバータと、
前記第2のインバータの出力をインバートして前記第2のインバータの入力にフィードバックする第3のインバータと、を備え、
前記シフトレジスタ回路の前記複数のシフトレジスタの内、偶数段に配されるシフトレジスタはそれぞれ、
前記クロック信号(SDCK)が前記他方の電位のときに前段のシフトレジスタから入力した信号をインバートする第4のインバータと、
前記第4のインバータの出力をインバートして、前記駆動電極部を選択可能とする信号として出力すると共に後段のシフトレジスタに出力する第5のインバータと、
前記第5のインバータの出力をインバートして前記第5のインバータの入力にフィードバックする第6のインバータと、を備え、
前記シフトレジスタ回路の前記複数のシフトレジスタの内、初段の前記シフトレジスタには、前記前段のシフトレジスタからの出力信号に替えて前記スタートパルス信号(SDST)が入力されるように構成される請求項11に記載のタッチ駆動装置。 - 前記シフトレジスタ回路のそれぞれの前記レジスタは、
切替信号(SDODD)と前段のシフトレジスタから入力した信号をインバートした信号とのNAND演算を行うNAND回路と、
前記NAND回路の出力信号と前記第2のインバータあるいは前記第5のインバータの出力信号とのAND演算を行って前記駆動電極部を選択可能とする信号を得て、得られた信号を出力するAND回路と、を更に備え、
初段の前記シフトレジスタには、前記前段のシフトレジスタからの出力信号に替えて前記スタートパルス信号(SDST)が入力されるように構成される請求項12に記載のタッチ駆動装置。 - 前記シフトレジスタ回路は、直列に接続される複数のシフトレジスタを有し、
それぞれの前記シフトレジスタは、第1サブシフトレジスタと第2サブシフトレジスタとを有し、
前記第1サブシフトレジスタは、
前段のシフトレジスタから入力される信号と第1フィードバック信号とのNOR演算を行う第1のNOR回路と、
前記第1のNOR回路の出力端子にゲート端子が接続され、ドレイン端子に前記クロック信号(SDCK)が入力される第1のPチャネルトランジスタと、
前記第1のNOR回路の出力信号をインバートする第1のインバータと、
前記第1のインバータの出力端子にゲート端子が接続され、ソース端子に前記クロック信号(SDCK)が入力される第1のNチャネルトランジスタと、
前記第1のNOR回路の出力端子にゲート端子が接続され、ドレイン端子が前記第1のPチャネルトランジスタのソース端子及び前記第1のNチャネルトランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が低電位に接続される第3のNチャネルトランジスタと、
前記第3のNチャネルトランジスタのドレイン端子からの信号を変換して、前記駆動電極部を選択可能とする信号に変換して、前記第2サブシフトレジスタに出力する第1の2連インバータと、を備え、
前記第2サブシフトレジスタは、
前記第1サブシフトレジスタから入力される信号と第2フィードバック信号とのNOR演算を行う第1のNOR回路と、
前記第2のNOR回路の出力端子にゲート端子が接続され、ドレイン端子に前記クロック信号(SDCK)が入力される第2のPチャネルトランジスタと、
前記第2のNOR回路の出力信号をインバートする第2のインバータと、
前記第2のインバータの出力端子にゲート端子が接続され、ソース端子に前記クロック信号(SDCK)が入力される第2のNチャネルトランジスタと、
前記第2のインバータの出力端子にゲート端子が接続され、ドレイン端子が前記第2のPチャネルトランジスタのソース端子及び前記第2のNチャネルトランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が高電位に接続される第4のPチャネルトランジスタと、
前記第4のPチャネルトランジスタのドレイン端子からの信号をインバートする第4のインバータと、
前記第4のインバータの出力信号を変換して、前記駆動電極部を選択可能とする信号に変換して、次段のシフトレジスタに出力する第2の2連インバータと、を備え、
前記第1フィードバック信号は、前記第3のNチャネルトランジスタのドレイン端子から出力され、
前記第2フィードバック信号は、前記第4のインバータから出力され、
初段の前記シフトレジスタの第1サブシフトレジスタには、前記前段のシフトレジスタからの出力信号に替えて前記スタートパルス信号(SDST)が入力されるように構成される請求項11に記載のタッチ駆動装置。 - 請求項11乃至14の内のいずれか1項に記載のタッチ駆動装置と、
前記検知電極の検出信号を前記タッチ駆動信号(TSVCOM)の前記パルス波形に対応したタイミングでサンプリングすることにより外部近接物体を検知するタッチ検出部(TPIC)を更に備えるタッチ検出装置。 - 請求項15に記載のタッチ検出装置と、
映像信号及び表示駆動信号に基づいて表示を行う表示画素と、を有し、
前記ドライバ(DDI)は、前記複数の駆動電極に対して前記表示駆動信号を順次印加する表示走査駆動と前記タッチ駆動とを時分割的に交互に繰り返して実行する、タッチ検出機能付き表示装置。
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