JP2016004476A - 駆動装置、タッチ検出機能付き表示装置及び情報処理装置 - Google Patents

駆動装置、タッチ検出機能付き表示装置及び情報処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】タッチ動作と表示動作とを円滑に連携することのできる駆動装置、タッチ検出機能付き表示装置及び情報処理装置を提供する。【解決手段】駆動電極と、駆動電極と交差するように配置された検知電極と、駆動電極にタッチ駆動信号を順次印加し、表示信号を生成して表示素子に順次出力するディスプレイドライバ(DDI)と、検知電極の検出信号からタッチ情報を取得するタッチドライバ(TPIC)と、を有し、ディスプレイドライバは、外部に出力したマスタ同期信号(TE)に応じて入力される映像信号を取得し、映像信号の入力から所定時間経過後にタッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、タッチドライバは、ディスプレイドライバからのタッチ同期信号によって動作を開始してタッチ情報を取得し、映像信号の生成を開始させるためにタッチ情報を外部に出力する駆動装置。【選択図】図6

Description

本発明の実施形態は、駆動装置、タッチ検出機能付き表示装置及び情報処理装置に関する。
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。)を行うタッチ検出機能付表示装置が開示されている。
特開2012−68980号公報
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、上記タッチ検出機能付表示装置では、主にタッチ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と表示制御とを実行するように構成されている。更に、タッチドライバTPICとディスプレイドライバDDIは、外部に設けられるプロセッサHOSTと協働することによって情報処理装置を構成している。
ところで、タッチドライバTPIC、ディスプレイドライバDDI、及びプロセッサHOSTは、それぞれ自身に設けられた基準周波数発信器のクロックに同期して動作するように構成されている。即ち、タッチドライバTPIC、ディスプレイドライバDDI、及びプロセッサHOSTの動作は、本質的には相互に非同期の動作である。そのため、タッチ動作と表示動作との連携動作が円滑になされていない状況が生じていた。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、タッチ動作と表示動作とを円滑に連携することのできる駆動装置、タッチ検出機能付き表示装置及び情報処理装置を提供することを目的とする。
一実施形態に係る駆動装置は、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直交する方向に延在し、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、前記駆動電極に対して外部近接物体を検知するためのタッチ駆動信号を順次印加するタッチ走査駆動と、外部から入力される映像信号から表示素子に表示させるための表示信号を生成して順次出力する表示走査駆動とを実行するディスプレイドライバと、前記検知電極の検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体の検知情報を含むタッチ情報を取得するタッチドライバと、を有し、前記ディスプレイドライバは、外部に出力したマスタ同期信号(TE)に応じて入力される前記映像信号を取得し、前記映像信号の入力から所定時間経過後に前記タッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、前記タッチドライバは、前記ディスプレイドライバからのタッチ同期信号(TSVD)によって動作を開始して前記タッチ情報を取得し、前記映像信号の生成を開始させるために前記タッチ情報を外部に出力する。
第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置における表示装置の概略の構成を示す図である。 第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置の構造をより詳細に示す断面図である。 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。 第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置のセンサの概略の構成を示す図である。 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。 第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置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。 第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置とプロセッサとの間の主たる授受信号を示す図である。 第1の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置とプロセッサとの間の主たる信号授受フローを示すタイムチャートである。 第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置とプロセッサとの間の主たる授受信号を示す図である。 第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置とプロセッサとの間の主たる信号授受フローを示すタイムチャートである。 第1及び第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置とプロセッサとの間の同期駆動の効果を説明するための図である。
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。
[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。
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信号線S(S1、S2…)と、走査線Gと信号線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信号線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。複数の信号線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、複数の信号線Sのそれぞれに対応する出力信号を供給する。信号線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BL、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。
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、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)やインジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide: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DETE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DETE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DETEの詳細な構造については後述する。このような検知電極DETE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BL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BL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BL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、自己容量方式(ミューチャル(Mutual)検出方式ともいう)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,・・・・を含む。当該ストライプ状検知電極は、ストライプ状共通電極よりも細くてもよい。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、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持された液晶層LQと、を備えている。
第1基板SUB1は、TFT基板19と、共通電極COMEと、を備えている。TFT基板19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19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やIZO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。
第2基板SUB2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。なお、駆動単位Tx1、・・・TxNのそれぞれは、複数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・のうち、数本をまとめたものに対応してもよい。あるいは、駆動単位Tx1、・・・TxNのそれぞれが、数のストライプ状共通電極Come1,Come2,Come3・・・・のそれぞれと対応していてもよい。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、映像を表示する期間とタッチ位置を検出する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色を選択する信号(SELR/G/B)に対応して色毎の表示信号(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とが協働して表示動作とタッチ駆動動作とを実行する。
TFT基板19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19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。第2基板SUB2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)を介して外部のプロセッサHOSTと接続されている。なお、タッチドライバTPICとプロセッサ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。
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、2が入力される。転送スタートパルスSDSTは、転送クロックSDCK1、2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2つの転送クロックSDCK1、2を用いているが、1つの転送クロック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23b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比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、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動作を実行する期間でもある。
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。また、ディルプレイドライバDDIには専用の基準周波数発信器が独立して設けられている。従って、タッチの駆動周波数は、表示の駆動周波数と独立した任意の値に設定することができる。
次に、タッチドライバTPIC及びディスプレイドライバDDIとプロセッサHOSTとの間の授受信号について説明する。タッチドライバTPIC及びタッチドライバTPICとプロセッサHOSTとの間は、上述の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が、更に、FPCの端子を介して個別の信号(例えば、IRQ、VD、TEなど)が授受される。個別の信号の詳細については後述する。
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とが協働してタッチ駆動動作と表示動作を実行する。なお、上述した説明ではタッチ駆動動作について記載したが、ディスプレイドライバDDIは、内部に設けられたタイミングコントローラ(不図示)が出力する制御信号に従って、タッチ駆動動作のみでなく表示駆動動作も実行する。即ち、ディスプレイドライバDDIは、表示素子に表示信号を出力し、また共通電極COMEに表示駆動のための信号を順次出力する。
なお、図6に示すディスプレイドライバDDI、タッチドライバTPIC、タッチ駆動回路20、共通電極COME及び検知電極DETEが駆動装置を構成する。更に、駆動装置と表示パネルPNLとがタッチ検出機能付き表示装置を構成する。
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とプロセッサHOSTとの間の主たる授受信号を示す図である。第1の実施の形態では、ディスプレイドライバDDIが主導して同期信号を出力する。ここでディスプレイドライバDDIが主導して出力する同期信号をマスタ同期信号という。即ち、ディスプレイドライバDDIがプロセッサHOSTに対してマスタ同期信号(TE)を出力し、タッチドライバTPICに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力する。また、タッチドライバTPICがプロセッサHOSTに対してタッチ情報を出力する。これにより、3装置間での同期した動作を実現する。
ここで、ディスプレイドライバDDIがプロセッサHOSTに対して出力するマスタ同期信号(TE)は、ティアリング効果(Tearing Effect)制御信号として既に使用されている信号である。ティアリング現象は、現在フレームの画像データを表示する途中に次フレームの画像データが入力されることによって発生する、一画面に2種類以上の画像データが表示される現象である。第1の実施の形態では、この制御信号TEをマスタ同期信号TEとしても使用する。但し、マスタ同期信号は、この制御信号TEに限定されず、適宜のタイミングで発生する信号を新たにマスタ同期信号として設けても良い。
また、ディスプレイドライバDDIがタッチドライバTPICに対して出力するタッチ同期信号(TSVD)は、図6において説明したフレームの開始を表す垂直同期信号TSVDである。タッチドライバTPICは、プロセッサHOSTに対してタッチ情報としてタッチ座標あるいは検知したローデータ(Raw Data)を出力する。
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とプロセッサHOSTとの間の主たる信号授受フローを示すタイムチャートである。
時刻t1において、ディスプレイドライバDDIは、マスタ同期信号TEをプロセッサHOSTに対して出力する。マスタ同期信号TEを受信したプロセッサHOSTは、既に処理が終わっている第1フレーム(1st)の映像信号をディスプレイドライバDDIに対して出力する。図示していないが、ディスプレイドライバDDIは送られた第1フレーム(1st)の映像信号を画素電圧に変換した表示信号をパネルPNLの表示素子に対して出力する。
一方、タッチドライバTPICは、時刻t1よりも前の時点において、ディスプレイドライバDDIよりタッチ同期信号TSVDを受信すると、第2フレーム(2nd)に対応するタッチ駆動を実行し、検知電極DETEからタッチ情報を取得する。タッチドライバTPICは、第2フレームに対応するタッチ情報の取得を終了したときは、プロセッサHOSTに割込要求IRQ(Interrupt Request)を行ってタッチ情報を送信する。
プロセッサHOSTは、受信したタッチ情報から取得したタッチ位置に応じた、第2フレームに対応する処理(2ndプロセス)を実行する。この処理結果で生成された第2フレーム(2nd)の映像信号は、時刻t2においてディスプレイドライバDDIからマスタ同期信号TEが入力されたときに、プロセッサHOSTからディスプレイドライバDDIに対して出力される。ディスプレイドライバDDIは、プロセッサHOSTからの映像信号の受信から所定時間経過後にタッチドライバTPICにタッチ同期信号TSVDを出力する。以降、上述と同様の動作が繰り返して実行される。
なお、プロセッサHOSTにおいては、第1フレーム(1st)の映像信号を出力する動作と、第2フレームに対応する処理(2ndプロセス)を実行する動作とが平行して実行される。また、ディスプレイドライバDDIがマスタ同期信号TEを出力するタイミング、タッチドライバTPICが割込要求IRQを出力するタイミングは、図8に示すシーケンスが実現できるように設計時点において予め設定されている。
なお、図6に示すHOSTからディスプレイドライバDDIに送られるVD(垂直同期信号)は、1フレームの映像信号を出力する際の同期信号である。このVDは、第1の実施の形態では3つの装置間での同期動作には使用されないが、後述する第2の実施の形態では、3つの装置間での同期動作に用いられる。
[第2の実施の形態]
図9は、第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPとプロセッサHOSTとの間の主たる授受信号を示す図である。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2の実施の形態では、プロセッサHOSTが主導して同期信号を出力する。即ち、プロセッサHOSTがディスプレイドライバDDIに対して同期信号を出力する。ここで、プロセッサHOSTがディスプレイドライバDDIに対して出力する同期信号は、1フレームの映像信号を出力する際の同期信号であるVD(垂直)同期信号を用いる。ここでプロセッサHOSTが主導して出力する同期信号を表示同期信号VDという。そして、ディスプレイドライバDDIがタッチドライバTPICに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力する。また、タッチドライバTPICがプロセッサHOSTに対してタッチ情報を出力する。これにより、3装置間での同期した動作を実現する。
図10は、第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPとプロセッサHOSTとの間の主たる信号授受フローを示すタイムチャートである。
時刻T1において、プロセッサHOSTは、表示同期信号VDをディスプレイドライバDDIに対して出力する。プロセッサHOSTは、表示同期信号VDに続いて第1フレーム(1st)の映像信号をディスプレイドライバDDIに対して出力する。表示同期信号VDを受信したディスプレイドライバDDIは、続いて送られる第1フレーム(1st)の映像信号を画素電圧に変換した表示信号をパネルPNLの表示素子に出力する。
一方、タッチドライバTPICは、時刻T1よりも前の時点において、ディスプレイドライバDDIよりタッチ同期信号TSVDを受信すると、第2フレームに対応するタッチ駆動(TP 2nd)を実行し、検知電極DETEからタッチ情報を取得する。タッチドライバTPICは、第2フレームに対応するタッチ情報の取得を終了したときは、プロセッサHOSTに割込要求IRQ(Interrupt Request)を行ってタッチ情報を送信する。
プロセッサHOSTは、受信したタッチ情報から取得したタッチ位置に応じた、第2フレームに対応する処理(2ndプロセス)を実行する。この処理結果で生成された第2フレーム(2nd)の映像信号は、時刻T2において、プロセッサHOSTからディスプレイドライバDDIに対して出力される。以降、上述と同様の動作が繰り返して実行される。
なお、プロセッサHOSTにおいては、第1フレーム(1st)の映像信号をPNLに出力する動作と、第2フレームに対応する処理(2ndプロセス)を実行する動作とが平行して実行される。また、ディスプレイドライバDDIが同期信号TSVDを出力するタイミング、タッチドライバTPICが割込要求IRQを出力するタイミングは、図10に示すシーケンスが実現できるように設計時点において予め設定されている。
図11は、第1及び第2の実施の形態のタッチ検出機能付き表示装置DSPとプロセッサHOSTとの間の同期駆動の効果を説明するための図である。図11(1)は、従来の非同期での駆動時の遅延例を示す図である。図11(2)は、本実施の形態の同期での駆動時の遅延例を示す図である。
図11(1)では、タッチドライバTPIC、プロセッサHOST、ディスプレイドライバDDIがそれぞれ非同期で動作した場合の例を示している。ここで、タッチドライバTPIC、プロセッサHOST、ディスプレイドライバDDIは、いずれもフレームを単位とした動作を行っている。図では、タッチドライバTPICが処理するフレームを1,2,3・・・に区分して、それぞれのフレームがプロセッサHOST、ディスプレイドライバDDIで処理されるタイミングをフレーム単位で明示している。
タッチドライバTPICは1フレームのタッチ情報を処理した後にプロセッサHOSTに対して出力することができる。しかしながら、プロセッサHOSTは、フレーム単位の処理の先頭でそのタッチ情報を受け入れるようになされている。即ち、フレーム単位の処理の途中ではタッチ情報を受け入れない。そのため、少しの遅れが発生した場合であってもプロセッサHOSTによって処理されるタイミングは大きく遅れることになる。図11(1)に示す例では、プロセッサHOSTは、タッチドライバTPICからの第1及び第2フレームの2フレーム分のタッチ情報を1フレーム内で処理している。具体的には、プロセッサHOSTは、第1及び第2フレームのタッチ情報に基づいてパネルPNLに表示させる画像の生成などを実行する。
更に、プロセッサHOSTが処理した画像を映像信号として出力する場合、ディスプレイドライバDDIは、フレーム単位の先頭でその映像信号を受け入れるようになされている。即ち、フレーム単位の処理の途中では映像信号を受け入れない。そのため、少しの遅れが発生した場合であってもディスプレイドライバDDIによって処理されるタイミングは大きく遅れることになる。図11(1)に示す例では、ディスプレイドライバDDIは、タッチドライバTPICからの第1及び第2フレームのタッチ情報を4フレーム目で処理している。
図11(1)に示すように、従来の非同期で動作した場合では、実際にタッチ動作が行われてからその反応が視認されるまで4フレームの遅延が発生しえる。また反映されるタッチ動作の数がディスプレイドライバDDIのフレーム、即ち視認されるフレームによって異なるケースが発生する。
図11(2)では、実施の形態1及び2で説明したように、タッチドライバTPIC、プロセッサHOST、ディスプレイドライバDDIが同期して動作した場合の例を示している。タッチドライバTPICからのタッチ情報は、プロセッサHOSTの次のフレームに反映され、ディスプレイドライバDDIの更に次のフレームに反映される。従って、実際にタッチ動作が行われてからその反応が視認されるまで3フレームの遅延となるが、従来の駆動方法と比較すると速くかつムラ無くフレームに反映することができる。
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。
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。
なお、本願の発明は次のように表すことができる。
(1) 開示される発明の一態様は、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直交する方向に延在し、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、
前記駆動電極に対して外部近接物体を検知するためのタッチ駆動信号を順次印加するタッチ走査駆動と、外部から入力される映像信号から表示素子に表示させるための表示信号を生成して順次出力する表示走査駆動とを実行するディスプレイドライバと、
前記検知電極の検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体の検知情報を含むタッチ情報を取得するタッチドライバと、を有し、
前記ディスプレイドライバは、外部に出力したマスタ同期信号(TE)に応じて入力される前記映像信号を取得し、前記映像信号の入力から所定時間経過後に前記タッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、
前記タッチドライバは、前記ディスプレイドライバからのタッチ同期信号(TSVD)によって動作を開始して前記タッチ情報を取得し、前記映像信号の生成を開始させるために前記タッチ情報を外部に出力する駆動装置である。
(2) 開示される発明の一態様は、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直交する方向に延在し、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、
前記駆動電極に対して外部近接物体を検知するためのタッチ駆動信号を順次印加するタッチ走査駆動と、外部から入力される映像信号から表示素子に表示させるための表示信号を生成して順次出力する表示走査駆動とを実行するディスプレイドライバと、
前記検知電極の検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体の検知情報を含むタッチ情報を取得するタッチドライバと、を有し、
前記ディスプレイドライバは、外部から表示同期信号(VD)が入力される際、前記映像信号から表示信号を生成して表示素子に出力し、前記表示同期信号(VD)の入力から所定時間経過後に前記タッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、
前記タッチドライバは、前記ディスプレイドライバからのタッチ同期信号(TSVD)によって動作を開始して前記タッチ情報を取得し、前記映像信号の生成を開始させるために前記タッチ情報を外部に出力する駆動装置である。
(3) 開示される発明の一態様は、前記ディスプレイドライバは、前記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い、
前記タッチドライバは、前記タッチ同期信号(TSVD)を含む信号を授受して、前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を形成するための駆動同期信号(EXVCOM)を前記ディスプレイドライバに出力し、前記検知電極の検出信号を前記タッチ駆動信号(TSVCOM)の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 (1)又は(2)に記載の駆動装置である。
(4) 開示される発明の一態様は、(1)乃至(3)の内のいずれか1に記載の駆動装置と、
前記表示信号に基づいて表示を行う表示画素と、を有し、
前記ディスプレイドライバは、複数の前記表示画素に対して前記表示信号を順次印加する前記表示走査駆動と前記タッチ走査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である。
(5) 開示される発明の一態様は、(1)に記載の駆動装置と、
情報を処理するプロセッサと、を有し、
前記プロセッサは、前記タッチドライバから入力した前記タッチ情報に基づいて前記映像信号を作成し、前記ディスプレイドライバから入力したマスタ同期信号(TE)に対応して作成済みの前記映像信号を前記ディスプレイドライバに出力する情報処理装置である。
(6) 開示される発明の一態様は、(2)に記載の駆動装置と、
情報を処理するプロセッサと、を有し、
前記プロセッサは、前記タッチドライバから入力した前記タッチ情報に基づいて前記映像信号を作成し、この映像信号作成後、作成済みの前記映像信号と表示同期信号(VD)とを前記ディスプレイドライバに出力する情報処理装置である。
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、HOST…プロセッサ、TE…マスタ同期信号、VD…表示同期信号、TSVD…タッチ同期信号

Claims (6)

  1. 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直交する方向に延在し、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、
    前記駆動電極に対して外部近接物体を検知するためのタッチ駆動信号を順次印加するタッチ走査駆動と、外部から入力される映像信号から表示素子に表示させるための表示信号を生成して順次出力する表示走査駆動とを実行するディスプレイドライバと、
    前記検知電極の検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体の検知情報を含むタッチ情報を取得するタッチドライバと、を有し、
    前記ディスプレイドライバは、外部に出力したマスタ同期信号(TE)に応じて入力される前記映像信号を取得し、前記映像信号の入力から所定時間経過後に前記タッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、
    前記タッチドライバは、前記ディスプレイドライバからのタッチ同期信号(TSVD)によって動作を開始して前記タッチ情報を取得し、前記映像信号の生成を開始させるために前記タッチ情報を外部に出力する駆動装置。
  2. 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直交する方向に延在し、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、
    前記駆動電極に対して外部近接物体を検知するためのタッチ駆動信号を順次印加するタッチ走査駆動と、外部から入力される映像信号から表示素子に表示させるための表示信号を生成して順次出力する表示走査駆動とを実行するディスプレイドライバと、
    前記検知電極の検出信号をサンプリングすることにより外部近接物体の検知情報を含むタッチ情報を取得するタッチドライバと、を有し、
    前記ディスプレイドライバは、外部から表示同期信号(VD)が入力される際、前記映像信号から表示信号を生成して表示素子に出力し、前記表示同期信号(VD)の入力から所定時間経過後に前記タッチドライバに対してタッチ同期信号(TSVD)を出力し、
    前記タッチドライバは、前記ディスプレイドライバからのタッチ同期信号(TSVD)によって動作を開始して前記タッチ情報を取得し、前記映像信号の生成を開始させるために前記タッチ情報を外部に出力する駆動装置。
  3. 前記ディスプレイドライバは、前記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い、
    前記タッチドライバは、前記タッチ同期信号(TSVD)を含む信号を授受して、前記タッチ駆動信号(TSVCOM)を形成するための駆動同期信号(EXVCOM)を前記ディスプレイドライバに出力し、前記検知電極の検出信号を前記タッチ駆動信号(TSVCOM)の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
    請求項1又は2に記載の駆動装置。
  4. 請求項1乃至3の内のいずれか1項に記載の駆動装置と、
    前記表示信号に基づいて表示を行う表示画素と、を有し、
    前記ディスプレイドライバは、複数の前記表示画素に対して前記表示信号を順次印加する前記表示走査駆動と前記タッチ走査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。
  5. 請求項1に記載の駆動装置と、
    情報を処理するプロセッサと、を有し、
    前記プロセッサは、前記タッチドライバから入力した前記タッチ情報に基づいて前記映像信号を作成し、前記ディスプレイドライバから入力したマスタ同期信号(TE)に対応して作成済みの前記映像信号を前記ディスプレイドライバに出力する情報処理装置。
  6. 請求項2に記載の駆動装置と、
    情報を処理するプロセッサと、を有し、
    前記プロセッサは、前記タッチドライバから入力した前記タッチ情報に基づいて前記映像信号を作成し、この映像信号作成後、作成済みの前記映像信号と表示同期信号(VD)とを前記ディスプレイドライバに出力する情報処理装置。
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