JP2016009485A - タッチ感知ディスプレイ及びその感知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ感知ディスプレイ及びその感知方法を提供する。
【解決手段】タッチ感知ディスプレイ、及びその感知方法が提供される。タッチ感知ディスプレイは、タッチセンサ層及びアクティブシールド層を含む。アクティブシールド層は、複数のゲートラインと、共通電極とを含む。感知方法は、下記のステップを含む。タッチモード期間の間、タッチ感知信号がタッチセンサ層に印加される。タッチモード期間の間、ゲートラインのゲート信号がタッチ感知信号に同期するように制御される。タッチモード期間の間、共通電極の共通信号がタッチ感知信号に同期するように制御される。
【選択図】図５

Description

本開示は、一般に、電子装置及びその制御方法に関し、より詳細には、タッチ感知ディスプレイ及びその感知方法に関する。

ディスプレイ技術の開発として、様々な表示装置が発明されている。いくつかの表示装置は、表示パネル、及びタッチパネルを含む。タッチパネルは、表示パネル上に配置される。ユーザは、いくらかの信号を入力するために、表示パネル上に表示されたアイテムにタッチすることができる。

表示装置の大きさを減少させるために、タッチオンディスプレイ（touch on display：ＴＯＤ）技術が発明される。ＴＯＤ技術において、タッチパネルと表示パネルは１つの部品（piece）に統合される。すなわち、表示パネルにおけるいくつかの構成要素は、タッチ機能のために機能する。しかしながら、タッチパネルと表示パネルが１つの部品に統合されるので、タッチの検出が容易に妨害されることになる。

本開示は、タッチ感知ディスプレイ、及びその感知方法を対象とする。タッチモード期間の間、ゲート信号及び共通信号は、タッチ感知信号に同期するように制御される。したがって、指はいかなる妨害もなく正確に検出されることができる。

一実施例によれば、タッチ感知ディスプレイのための感知方法が提供される。タッチ感知ディスプレイは、タッチセンサ層及びアクティブシールド層を含み、アクティブシールド層は、さらに、タッチ感知ディスプレイのアクティブ領域アレイ（active area array）である。アクティブシールド層は、複数のゲートラインと、共通電極とを含む。感知方法は、下記のステップを含む。タッチモード期間の間、タッチ感知信号がタッチセンサ層に印加される。タッチモード期間の間、ゲートラインのゲート信号がタッチ感知信号に同期するように制御される。タッチモード期間の間、共通電極の共通信号がタッチ感知信号に同期するように制御される。

別の実施例によれば、タッチ感知ディスプレイが提供される。タッチ感知ディスプレイは、タッチセンサ層と、タッチ感知信号発生器と、アクティブシールド層と、ゲートドライバと、共通信号ドライバと、モード制御器とを含む。タッチ感知信号発生器は、タッチモード期間の間タッチ感知信号をタッチセンサ層に印加するためにタッチセンサ層に結合される。アクティブシールド層は、複数のゲートラインと、共通電極とを含む。ゲートドライバは、ゲート信号をゲートラインに印加するためのものである。共通信号ドライバは、共通信号を共通電極に印加するためのものである。モード制御器は、タッチモード期間の間、タッチ感知信号に同期するようにゲート信号を制御するとともに、タッチ感知信号に同期するように共通信号を制御するためのものである。

タッチ感知ディスプレイを示す図である。 タッチ感知ディスプレイのタッチ機能レイアウトを示す図である。 タッチ感知ディスプレイのアクティブシールド層を示す図である。 いくつかの実施例による継続期間を示しているフレームを示す図である。 いくつかの実施例による継続期間を示しているフレームを示す図である。 いくつかの実施例による継続期間を示しているフレームを示す図である。 タッチ感知ディスプレイの回路レイアウトを示す図である。 タッチ感知ディスプレイモード期間及びタッチモード期間の間のタッチ感知信号、ゲート信号、共通信号、及びソース信号を示す図である。

説明の目的のための下記の詳細な説明において、多数の特定の詳細が開示された実施例の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、１つ又は複数の実施例がこれらの特定の詳細なしで実施され得るということは、明白であろう。他の場合において、周知の構造及び装置は、図面を単純化するために概略的に示される。

ここで、図１はタッチ感知ディスプレイ１００を示し、図２はタッチ感知ディスプレイ１００のタッチ機能レイアウトを示す、図１及び図２を参照する。図１を参照すると、タッチ感知ディスプレイ１００は、タッチセンサ層Ｔ００と、アクティブシールド層Ａ００と、基準接地層Ｒ００と、第１の偏光板Ｐ１と、第２の偏光板Ｐ２と、バックライトモジュールＢＬと、カラーフィルタ基板Ｇ１と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板Ｇ２とを含む。アクティブシールド層は、さらに、タッチ感知ディスプレイ１００のアクティブ領域アレイである。バックライトモジュールＢＬは、バックライトを提供するために使用される。第１の偏光板Ｐ１は、カラーフィルタ基板Ｇ１の上方に配置される。第２の偏光板Ｐ２は、ＴＦＴ基板Ｇ２の下方に配置される。指Ｆ００（図２に示される）又はプローブは、正確な静電容量の測定値を用いて検出されることができる。タッチセンサ層Ｔ００、アクティブシールド層Ａ００、及び基準接地層Ｒ００の各々は、導電性がある。アクティブシールド層Ａ００は、タッチセンサ層Ｔ００における複数のセンサに対して同時にシールドを提供することができる。非導電性及び誘電性の材料が、タッチセンサ層Ｔ００、アクティブシールド層Ａ００、及び基準接地層Ｒ００の間に配置される。例えば、非導電性及び誘電性の材料は、空気、ガラス、又はポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）であり得る。又は、タッチセンサ層Ｔ００、アクティブシールド層Ａ００、及び基準接地層Ｒ００の間のそれぞれの隙間は、真空空間であり得る。実効キャパシタンスが、タッチセンサ層Ｔ００、アクティブシールド層Ａ００、及び基準接地層Ｒ００の間に生じる。

図１を参照すると、タッチセンサ層Ｔ００は、カラーフィルタ基板Ｇ１上のインジウムスズ酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）層であり得る。一実施例において、タッチセンサ層Ｔ００は、カラーフィルタ基板Ｇ１の上に設置されたＰＥＴフィルム又はカバーウィンドウガラス（cover window glass：ＯＧＳ）上に形成され得る。アクティブシールド層Ａ００は、ＴＦＴ基板Ｇ２の表面上のアクティブ領域アレイであり得る。基準接地層Ｒ００は、金属ケースであり得る。

図２を参照すると、第１のキャパシタンスＣ１が、指Ｆ００とタッチセンサ層Ｔ００との間に形成され、第２のキャパシタンスＣ２が、タッチセンサ層Ｔ００とアクティブシールド層Ａ００との間に形成され、そして第３のキャパシタンスＣ３が、アクティブシールド層Ａ００と基準接地層Ｒ００との間に形成される。指Ｆ００を正確に検出するために、第１のキャパシタンスＣ１の値は、いかなる妨害もなく正しく測定されることが必要とされる。

さらに、人体とつながっている指Ｆ００と基準接地層Ｒ００との間に形成された第４のキャパシタンスＣ４が存在する。

ここで、タッチ感知ディスプレイ１００のアクティブシールド層Ａ００を示す図３を参照する。アクティブシールド層Ａ００は、複数のゲートラインＧ００、複数のソースラインＳ００、そして共通電極Ｃ００を含む。タッチ感知ディスプレイ１００は、ゲートドライバＧ０２、ソースドライバＳ０２、及び共通信号ドライバＣ０２を更に含む。ゲートドライバＧ０２は、ゲートラインＧ００を駆動するために使用される。ソースドライバＳ０２は、ソースラインＳ００を駆動するために使用される。共通信号ドライバＣ０２は、共通電極Ｃ００を駆動するために使用される。

図３を参照すると、タッチモード動作の間、タッチ感知ディスプレイ１００におけるピクセルはアドレス指定（address）されていない。アレイでは作用している能動素子はなく、寄生容量のような受動素子のみが作用している。キャパシタンスＣ２２は、ゲートラインＧ００とソースラインＳ００との間に形成される。キャパシタンスＣ２３は、ゲートラインＧ００と共通電極Ｃ００との間に形成される。キャパシタンスＣ２１は、ソースラインＳ００と共通電極Ｃ００との間に形成される。キャパシタンスＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３は比較的大きく、そして第２のキャパシタンスＣ２及び測定されるべき第１のキャパシタンスＣ１と一緒に静電容量のネットワークに接続されている。タッチ感知モードの間、キャパシタンスＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３が第１のキャパシタンスＣ１の測定値に対して影響力をほとんど持たないように、ゲートラインＧ００、ソースラインＳ００、及び共通電極Ｃ００に適切な信号を印加するように注意が払われなければならない。

ここで、いくつかの実施例による各フレームのアドレス指定タイミング（addressing timing）を示す図４Ａ〜図４Ｃを参照する。各フレームの継続期間Ｐ００は、ディスプレイモード期間Ｐ０１（すなわち、アドレス指定時間）、及びタッチモード期間Ｐ０２（すなわち、ブランキング時間）を含む。ディスプレイモード期間Ｐ０１において、タッチ感知ディスプレイ１００は、フレームを表示するために一行ずつ走査する。走査が行われないタッチモード期間Ｐ０２において、そのフレームはスクリーン上に保持され、そしてタッチ機能がアクティブにされる。図４Ａの継続期間Ｐ００を示す各フレームにおいて、ディスプレイモード期間Ｐ０１の数は１つであり、そしてタッチモード期間Ｐ０２の数は１つである。

図４Ｂの継続期間Ｐ００を示す各フレームにおいて、ディスプレイモード期間Ｐ０１の数は２つであり、そしてタッチモード期間Ｐ０２の数は２つである。各ディスプレイモード期間Ｐ０１において、スクリーンの半分が走査される。

図４Ｃの継続期間Ｐ００を示す各フレームにおいて、ディスプレイモード期間Ｐ０１の数は１つであり、そしてタッチモード期間Ｐ０２の数は２つである。各ディスプレイモード期間Ｐ０１において、スクリーンの全体が走査されるとともに、走査速度は図４Ａ及び図４Ｂの走査速度より速い。

ここで、タッチ感知ディスプレイ１００の回路レイアウトを示す図５を参照する。タッチセンサ層Ｔ００に結合される、電圧ステップを作成することができるタッチ感知信号発生器Ｔ０１は、タッチ感知信号ＶＴを印加するために使用される。アクティブシールド層Ａ００に結合されるゲートドライバＧ０２は、ゲート信号ＶＧをゲートラインＧ００（図３に示される）に印加するために使用される。アクティブシールド層Ａ００に結合される共通信号ドライバＣ０２は、共通信号ＶＣを共通電極Ｃ００（図３に示される）に印加するために使用される。アクティブシールド層Ａ００に結合されるソースドライバＳ０２は、ソース信号ＶＳをソースラインＳ００（図３に示される）に印加するために使用される。

タッチ感知モードとディスプレイアドレス指定モードとの間の引き継ぎ（handover）を制御するモード制御器ＭＣ００は、ゲートスイッチＧ０３と、オフセットユニットＧ０４と、共通信号スイッチＣ０３とを含む。タッチ感知ディスプレイ１００は、ゲート信号発生器Ｇ０１と、共通信号発生器Ｃ０１と、ソーススイッチＳ０３と、タッチ電荷積分器Ｔ０３とを更に含む。

ディスプレイモード期間Ｐ０１の間、ゲートスイッチＧ０３は、ゲート信号発生器Ｇ０１とゲートドライバＧ０２とを結合する。ゲート信号発生器Ｇ０１は、ゲート信号ＶＧをゲートドライバＧ０２に供給する。アクティブ領域アレイにおける選択されたＴＦＴがゲートオフ（ＧＡＴＥ ＯＦＦ）状態のままにされるように、ゲート信号ＶＧの電圧レベルは制御される。ディスプレイアドレス指定モードにおいて、このレベルは、ＬＴＰＳ処理のための“−８Ｖ”として選択されるとともに、ゲートドライバＧ０２によりアドレス指定されていない全てのゲートラインＧ００に供給される。共通信号スイッチＣ０３は、共通信号発生器Ｃ０１と共通信号ドライバＣ０２とを結合する。ソーススイッチＳ０３は、ソースドライバＳ０２とソースラインＳ００（図３に示される）とを結合する。

タッチモード期間Ｐ０２の間、タッチ感知信号発生器Ｔ０１は、タッチ感知信号ＶＴをタッチセンサ層Ｔ００に印加する。タッチ電荷積分器Ｔ０３は、指Ｆ００又はプローブのタッチを検出するのに第１のキャパシタンスＣ１の電荷を分析するために使用される。ゲートスイッチＧ０３は、オフセットユニットＧ０４とゲートドライバＧ０２とを結合する。オフセットユニットＧ０４は、タッチ感知信号ＶＴをオフセットするために使用される。そして、オフセットユニットＧ０４を経て、ゲート信号ＶＧの電圧レベルは、同じＬＴＰＳ処理に対して“−６Ｖ”と“−１０Ｖ”との間で変化し得るとともに、ゲートドライバＧ０２により全てのゲートラインＧ００に供給される。共通信号スイッチＣ０３は、タッチ感知信号発生器Ｔ０１と共通信号ドライバＣ０２とを結合する。ソーススイッチＳ０３は、ソースドライバＳ０２とソースラインＳ００（図３に示される）との接続を切る。

したがって、タッチモード期間Ｐ０２の間、モード制御器ＭＣ００は、タッチ感知信号ＶＴに同期するようにゲート信号ＶＧを制御し、モード制御器ＭＣ００は、タッチ感知信号ＶＴに同期するように共通信号ＶＣを制御し、そしてソーススイッチＳ０３は、フローティング状態になるようにソースラインＳ００を制御する。したがって、タッチ感知信号ＶＴに同期するとともに、タッチ感知信号ＶＴと振幅の点で等しいゲート信号ＶＧ及び共通信号ＶＣによって、タッチセンサ層Ｔ００と、共通電極Ｃ００、ゲートラインＧ００、及びソースラインＳ００を含むアクティブシールド層Ａ００とは、全ての経験が同じになるとともに、同じ電圧ステップを有する。これは、タッチセンサ層Ｔ００とアクティブシールド層Ａ００との間を流れる電流が存在しないことをもたらし、第２のキャパシタンスＣ２及びキャパシタンスＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３のような寄生容量が第１のキャパシタンスＣ１の測定値に対して影響力を持たない、ということを保証する。

一実施例において、モード制御器ＭＣ００のゲートスイッチＧ０３、オフセットユニットＧ０４、及び共通信号スイッチＣ０３は、ディスプレイドライバ集積チップ（display driver integrated chip）に統合される。ソーススイッチＳ０３は、ＴＦＴ基板Ｇ２（図１に示される）に配置される。

ここで、ディスプレイモード期間Ｐ０１及びタッチモード期間Ｐ０２の間のタッチ感知信号ＶＴ、ゲート信号ＶＧ、共通信号ＶＣ、及びソース信号ＶＳを示す図６を参照する。時刻Ｔ１より前に、タッチ感知ディスプレイ１００は、ディスプレイモード期間Ｐ０１にある。タッチ感知ディスプレイ１００は、フレームを表示するために一行ずつ走査される。

時刻Ｔ１において、ディスプレイモード期間Ｐ０１からタッチモード期間Ｐ０２への遷移がここから始まる。ソース信号ＶＳは、ソース信号範囲内の所定の値になるように駆動される。例えば、ソース信号ＶＳは、“０Ｖ”になるように駆動され得る。

時刻Ｔ２において、共通信号ＶＣは、“０Ｖ”のような、タッチ感知信号ＶＴの低いレベルである所定の値になるように駆動される。

時刻Ｔ３において、ゲート信号ＶＧは、“−１０Ｖ”のような、タッチ感知信号ＶＴの低いレベルからオフセットされた所定の値になるように駆動される。

時刻Ｔ４において、ソース信号ＶＳは、フローティング状態になるように制御されるとともに、ゲート信号ＶＧ及び共通信号ＶＣに追従することになる。

時刻Ｔ５において、タッチ感知信号ＶＴがタッチセンサ層Ｔ００に印加される。タッチ感知信号ＶＴは、周期波（cyclic wave）である。

タッチモード期間Ｐ０２の間、ゲート信号ＶＧ及び共通信号ＶＣは、タッチ感知信号ＶＴに同期するように制御される。例えば、タッチ感知信号ＶＴの周期、ゲート信号の周期、及び共通信号ＶＣの周期は同じであり、そしてタッチ感知信号ＶＴの振幅、ゲート信号の振幅、及び共通信号ＶＣの振幅は“４Ｖ”である。さらに、タッチ動作の間、アクティブ領域アレイのピクセル値を、影響を受けない状態に維持するために、アクティブ領域アレイにおけるＴＦＴデバイスがオフ状態を維持するように、ゲート信号ＶＧの最小レベル及び最大レベルが制御される。したがって、ゲート信号ＶＧは、アクティブ領域アレイにおけるＴＦＴデバイスがオフ状態を維持するように、ＴＦＴデバイスゲート電圧の許容範囲になければならない。例えば、ゲート信号ＶＧの最小値が“−１０Ｖ”であり、もしタッチ感知信号ＶＴの振幅が“４Ｖ”であるならば、ゲート信号ＶＧの最大値は“−６Ｖ”になる（−１０Ｖ＋４Ｖ＝−６Ｖ）。

時刻Ｔ６において、タッチモード期間Ｐ０２からディスプレイモード期間Ｐ０１への遷移がここから始まる。タッチ感知信号ＶＴは“０Ｖ”になるように制御され、ゲート信号ＶＧは“−１０Ｖ”になるように制御され、そして共通信号ＶＣは“０Ｖ”になるように制御される。

時刻Ｔ７において、ソーススイッチＳ０３は、ソースラインＳ００とソースドライバＳ０２とを結合する。ソースラインＳ００は、ソース信号範囲内の所定の値になるように駆動される。例えば、ソースラインＳ００は、“０Ｖ”になるように駆動され得る。

時刻Ｔ８において、ゲート信号ＶＧは、“−８Ｖ”のような、通常のゲート−オフ電圧レベルになるように制御される。

時刻Ｔ９において、共通信号ＶＣは、“０．２Ｖ”のような、フリッカを最小限にするために設定するディスプレイＶＣＯＭレベル（display VCOM level）になるように制御される。

時刻Ｔ１０において、タッチ感知ディスプレイ１００は、ディスプレイモード期間Ｐ０１になる。

上記に基づくと、タッチモード期間の間、ゲート信号ＶＧ及び共通信号ＶＣは、タッチモード期間Ｐ０２の間タッチ感知信号ＶＴに同期するように制御される。第１のキャパシタンスＣ１の値はアクティブシールド層Ａ００により妨害されないことになり、指Ｆ００は正確に検出されることができる。

様々な修正及び変更が開示された実施例に対して実行されることができるということは、当業者にとって明白であろう。添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示された本開示の真の範囲によって、明細書及び実例は単に代表的であると見なされる、ということが意図される。

１００ タッチ感知ディスプレイ
Ａ００ アクティブシールド層
ＢＬ バックライトモジュール
Ｃ００ 共通電極
Ｃ０１ 共通信号発生器
Ｃ０２ 共通信号ドライバ
Ｃ０３ 共通信号スイッチ
Ｃ１ 第１のキャパシタンス
Ｃ２ 第２のキャパシタンス
Ｃ３ 第３のキャパシタンス
Ｃ４ 第４のキャパシタンス
Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３ キャパシタンス
Ｆ００ 指
Ｇ００ ゲートライン
Ｇ０１ ゲート信号発生器
Ｇ０２ ゲートドライバ
Ｇ０３ ゲートスイッチ
Ｇ０４ オフセットユニット
Ｇ１ カラーフィルタ基板
Ｇ２ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板
ＭＣ００ モード制御器
Ｐ００ 継続期間
Ｐ０１ ディスプレイモード期間
Ｐ０２ タッチモード期間
Ｐ１ 第１の偏光板
Ｐ２ 第２の偏光板
Ｒ００ 基準接地層
Ｓ００ ソースライン
Ｓ０２ ソースドライバ
Ｓ０３ ソーススイッチ
Ｔ００ タッチセンサ層
Ｔ０１ タッチ感知信号発生器
Ｔ０３ タッチ電荷積分器
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
ＶＣ 共通信号
ＶＧ ゲート信号
ＶＳ ソース信号
ＶＴ タッチ感知信号

Claims (11)

1. タッチ感知ディスプレイのための感知方法であって、前記タッチ感知ディスプレイが、タッチセンサ層及びアクティブシールド層を含み、前記アクティブシールド層が、複数のゲートラインと、共通電極とを含み、前記感知方法が、
   タッチモード期間の間前記タッチセンサ層にタッチ感知信号を印加するステップと、
   前記タッチモード期間の間前記タッチ感知信号に同期するように前記ゲートラインのゲート信号を制御するステップと、
   前記タッチモード期間の間前記タッチ感知信号に同期するように前記共通電極の共通信号を制御するステップとを含む、感知方法。
2. 前記ゲート信号の周期、前記共通信号の周期、及び前記タッチ感知信号の周期が同じになるように制御される、請求項１に記載の感知方法。
3. 前記ゲート信号の振幅、前記共通信号の振幅、及び前記タッチ感知信号の振幅が同じになるように制御される、請求項１に記載の感知方法。
4. 前記アクティブシールド層が複数のソースラインを更に含み、前記ソースラインが、前記タッチモード期間の間フローティング状態になるように制御される、請求項１に記載の感知方法。
5. タッチ感知ディスプレイであって、
   タッチセンサ層と、
   タッチモード期間の間タッチ感知信号を前記タッチセンサ層に印加するために前記タッチセンサ層に結合されるタッチ感知信号発生器と、
   複数のゲートライン、そして共通電極を含むアクティブシールド層と、
   ゲート信号を前記ゲートラインに印加するためのゲートドライバと、
   共通信号を前記共通電極に印加するための共通信号ドライバと、
   前記タッチモード期間の間、前記タッチ感知信号に同期するように前記ゲート信号を制御するとともに、前記タッチ感知信号に同期するように前記共通信号を制御するためのモード制御器とを備える、タッチ感知ディスプレイ。
6. 前記モード制御器が、前記タッチ感知信号の周期と同じになるように、前記ゲート信号の周期及び前記共通信号の周期を制御する、請求項５に記載のタッチ感知ディスプレイ。
7. 前記モード制御器が、前記タッチ感知信号の振幅と同じになるように、前記ゲート信号の振幅及び前記共通信号の振幅を制御する、請求項５に記載のタッチ感知ディスプレイ。
8. 前記アクティブシールド層が複数のソースラインを更に含み、当該タッチ感知ディスプレイが、
   ソース信号を前記ソースラインに印加するためのソースドライバと、
   前記ソースラインと前記ソースドライバとの間に結合されて、前記タッチモード期間の間前記ソースラインをフローティング状態にしておくように選択されるソーススイッチとを更に備える、請求項５に記載のタッチ感知ディスプレイ。
9. 前記モード制御器が、前記ゲートラインと前記タッチ感知信号発生器との間に結合されるゲートスイッチを含む、請求項５に記載のタッチ感知ディスプレイ。
10. 前記モード制御器が、前記タッチ感知信号発生器と前記ゲートスイッチとの間に結合されるオフセットユニットを含み、前記オフセットユニットが、前記タッチ感知信号をオフセットするためのものである、請求項９に記載のタッチ感知ディスプレイ。
11. 前記モード制御器が、前記共通電極と前記タッチ感知信号発生器との間に結合される共通信号スイッチを含む、請求項５に記載のタッチ感知ディスプレイ。
    

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