JP2016024292A - センサ付き表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出電極にて第1入力位置情報を検出することができ検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することができるセンサ付き表示装置を提供する。【解決手段】センサ付き表示装置は、表示パネル、センサSE及び制御部を備える。第1電極R1及び第2電極R2のそれぞれは検出電極Rxのうちの第1方向に応じてその幅に勾配を有する。第1電極R1の幅の勾配と第2電極R2の幅の勾配は逆の傾向である。制御部は、第1モード及び第2モードの一方に切替えて共通電極CE及び複数の検出電極Rxの駆動を制御する。【選択図】図5
Description
本発明の実施形態は、センサ付き表示装置に関する。
近年、物体の接触あるいは接近を検出するセンサ(あるいは、タッチパネルと称される場合もある)を備えたセンサ付き表示装置が実用化されている。センサの一例として、静電容量の変化に基づいて指等の導体の接触あるいは接近を検出する静電容量型センサがある。このようなセンサは、検出電極で構成されている。又は、センサは、誘電体を介して対向した検出電極及びセンサ駆動電極で構成されている。
検出電極にて第1入力位置情報を検出することができ検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することができるセンサ付き表示装置を提供する。
一実施形態に係るセンサ付き表示装置は、
共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは前記検出電極のうちの前記第1方向に応じてその幅に勾配を有し、前記第1電極の幅の勾配と前記第2電極の幅の勾配は逆の傾向である、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる。
共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは前記検出電極のうちの前記第1方向に応じてその幅に勾配を有し、前記第1電極の幅の勾配と前記第2電極の幅の勾配は逆の傾向である、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる。
また、一実施形態に係るセンサ付き表示装置は、
共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極と複数のリード線とを有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有し、前記複数のリード線は前記第1電極及び第2電極に一対一で接続された、前記センサと、を備える。
共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極と複数のリード線とを有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有し、前記複数のリード線は前記第1電極及び第2電極に一対一で接続された、前記センサと、を備える。
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。
始めに、本発明の実施形態の基本構想について説明する。
センサ付き表示装置は、表示パネル及びセンサを備え、入力手段を用いて表示面側から入力されるデータを検出するように構成されている。上記センサは静電容量型センサである。入力手段としては、ポインティングデバイス(例えばペン状デバイス、さらに例えばスタイラス)や人体(例えば指)等の導体を利用することができる。これにより、表示装置は、表示装置の入力面に指等が接触又は接近した個所の位置情報を検出することができる。
センサ付き表示装置は、表示パネル及びセンサを備え、入力手段を用いて表示面側から入力されるデータを検出するように構成されている。上記センサは静電容量型センサである。入力手段としては、ポインティングデバイス(例えばペン状デバイス、さらに例えばスタイラス)や人体(例えば指)等の導体を利用することができる。これにより、表示装置は、表示装置の入力面に指等が接触又は接近した個所の位置情報を検出することができる。
例えば、センサは検出電極で構成され、検出電極にて第1入力位置情報を検出することができる。例えば、上記特許文献1には、検出電極にて第1入力位置情報を検出することができる技術が開示されている。上記特許文献1の検出電極は、複数の電極(102)、複数の電極(103)及び複数の電極(104)の3種類の電極を有している。第1入力位置情報のY座標は複数の電極(102)で大まかに検出することができる。第1入力位置情報のX座標は複数の電極(103)及び複数の電極(104)で大まかに検出することができる。
しかしながら、上記のように、Y座標を検出するための電極とX座標を検出するための電極とは異なり、これらの電極はY軸に沿って配列されている。このため、Y座標を細かく又は正確に検出することは困難である。
また、X座標は、複数の電極(103)及び複数の電極(104)の三角形状によって生成される電場勾配によって決定されるため、X座標に関しても細かく(正確に)検出することは困難である。
さらに、複数の電極(103)は電気的に接続され、複数の電極(104)も電気的に接続されている。このため、マルチタッチ検出が困難となる。ここで、マルチタッチ検出とは、例えば、表示装置の入力面に複数本の指が接触又は接近した個所の位置情報の検出を言う。
このため、X座標及びY座標を正確に検出することができ、マルチタッチ検出を正確に行うことのできる技術が求められている。
しかしながら、上記のように、Y座標を検出するための電極とX座標を検出するための電極とは異なり、これらの電極はY軸に沿って配列されている。このため、Y座標を細かく又は正確に検出することは困難である。
また、X座標は、複数の電極(103)及び複数の電極(104)の三角形状によって生成される電場勾配によって決定されるため、X座標に関しても細かく(正確に)検出することは困難である。
さらに、複数の電極(103)は電気的に接続され、複数の電極(104)も電気的に接続されている。このため、マルチタッチ検出が困難となる。ここで、マルチタッチ検出とは、例えば、表示装置の入力面に複数本の指が接触又は接近した個所の位置情報の検出を言う。
このため、X座標及びY座標を正確に検出することができ、マルチタッチ検出を正確に行うことのできる技術が求められている。
一方、センサは検出電極及び共通電極の組合せで機能し、検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することができる。例えば、特許文献2には、検出電極(44)及び共通電極(43)の組合せにて第2入力位置情報を検出することができる技術が開示されている。
上記のように構成されたセンサでは、検出電極(44)及び共通電極(43)により、第2入力位置情報のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができる。また、上記センサでは、マルチタッチ検出を正確に行うことも可能となる。
上記のように構成されたセンサでは、検出電極(44)及び共通電極(43)により、第2入力位置情報のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができる。また、上記センサでは、マルチタッチ検出を正確に行うことも可能となる。
ところで、上記検出電極による第1入力位置情報の検出と、検出電極及び共通電極の組合せによる第2入力位置情報の検出と、を比較すると、次のことが分かる。すなわち、第2入力位置情報の検出は、第1入力位置情報の検出より細かく行う必要があり、第1入力位置情報の検出より長時間掛かってしまう。
そこで、本発明の実施形態においては、検出電極にて第1入力位置情報を検出することができ検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することができるセンサ付き表示装置を提供するものである。
例えば、入力領域の全体を対象とし、検出電極にて第1入力位置情報を検出することにより、短時間に入力位置のX座標及びY座標を大まかに検出することができるものである。これにより、上記第1入力位置情報に基づいて入力領域のうちから検出対象の領域を特定することができる。その後、入力領域のうちの特定領域のみを対象とし、検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することにより、特定領域における入力位置のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができるものである。
次に、上記着想を具体化する手段及び手法について説明する。
例えば、入力領域の全体を対象とし、検出電極にて第1入力位置情報を検出することにより、短時間に入力位置のX座標及びY座標を大まかに検出することができるものである。これにより、上記第1入力位置情報に基づいて入力領域のうちから検出対象の領域を特定することができる。その後、入力領域のうちの特定領域のみを対象とし、検出電極及び共通電極の組合せにて第2入力位置情報を検出することにより、特定領域における入力位置のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができるものである。
次に、上記着想を具体化する手段及び手法について説明する。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら第1の実施形態に係るセンサ付き表示装置について詳細に説明する。なお、本実施形態において、表示装置が液晶表示装置である場合について説明する。図1は、本実施形態に係るセンサ付き液晶表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら第1の実施形態に係るセンサ付き表示装置について詳細に説明する。なお、本実施形態において、表示装置が液晶表示装置である場合について説明する。図1は、本実施形態に係るセンサ付き液晶表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。
図1に示すように、液晶表示装置DSPは、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルPNL、液晶表示パネルPNLを駆動する駆動ICチップIC1、静電容量型のセンサSE、センサSEを駆動する駆動ICチップIC2、液晶表示パネルPNLを照明するバックライトユニットBL、制御モジュールCM、フレキシブル配線基板FPC1、FPC2、FPC3などを備えている。
液晶表示パネルPNLは、平板状の第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向配置された平板状の第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に挟持された液晶層(後述する液晶層LQ)と、を備えている。なお、本実施形態において、第1基板SUB1をアレイ基板と、第2基板SUB2を対向基板と、それぞれ言い換えることができる。液晶表示パネルPNLは、画像を表示する表示領域(アクティブエリア)DAを備えている。この液晶表示パネルPNLは、バックライトユニットBLからのバックライトを選択的に透過することで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型である。なお、液晶表示パネルPNLは、透過表示機能に加えて、外光を選択的に反射することで画像を表示する反射表示機能を備えた半透過型であってもよい。
バックライトユニットBLは、第1基板SUB1の背面側に配置されている。このようなバックライトユニットBLとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したもの等が適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。なお、液晶表示パネルPNLが反射表示機能のみを備えた反射型である場合には、バックライトユニットBLは省略される。
センサSEは、複数の検出電極Rxを備えている。これらの検出電極Rxは、例えば液晶表示パネルPNLの画像を表示する画面側の外面ESの上方に設けられている。このため、検出電極Rxは、外面ESに接していてもよく、又は外面ESから離れて位置していてもよい。後者の場合、外面ESと検出電極Rxとの間には、絶縁膜等の部材が介在している。本実施形態において、検出電極Rxは外面ESに接している。ここで、外面ESは、第2基板SUB2の第1基板SUB1と対向する面とは反対側の面であり、画像を表示する表示面を含んでいる。
また、図示した例では、各検出電極Rxは、概ね行方向Xに延出し、行方向Xに交差する列方向Yに並んでいる。ここでは、行方向X及び列方向Yは、互いに直交している。本実施形態において、行方向Xが第1方向であり、列方向Yが第2方向である。液晶表示パネルPNLの厚み方向Zは、第3方向であり、それぞれ行方向X及び列方向Yに直交している。
なお後述するが、各検出電極Rxは、列方向Yに延出し行方向Xに並んでいてもよい。この場合、列方向Yが第1方向となり、行方向Xが第2方向となる。
なお後述するが、各検出電極Rxは、列方向Yに延出し行方向Xに並んでいてもよい。この場合、列方向Yが第1方向となり、行方向Xが第2方向となる。
第1駆動部としての駆動ICチップIC1は、液晶表示パネルPNLの第1基板SUB1上に搭載されている。フレキシブル配線基板FPC1は、液晶表示パネルPNLと制御モジュールCMとを接続している。フレキシブル配線基板FPC2は、センサSEの検出電極Rxと制御モジュールCMとを接続している。第2駆動部としての駆動ICチップIC2は、フレキシブル配線基板FPC2上に搭載されている。フレキシブル配線基板FPC3は、バックライトユニットBLと制御モジュールCMとを接続している。ここで、制御モジュールCMをアプリケーションプロセッサと言い換えることができる。
駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、フレキシブル配線基板FPC2等を介して接続されている。例えば、フレキシブル配線基板FPC2が第1基板SUB1上に接続された分岐部FPCBを有している場合、駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、分岐部FPCB及び第1基板SUB1上の配線を介して接続されていてもよい。また、駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2は、フレキシブル配線基板FPC1及びFPC2を介して接続されていてもよい。
駆動ICチップIC2は、センサSEの駆動時期を知らせるタイミング信号を駆動ICチップIC1に与えることができる。又は、駆動ICチップIC1は、後述する共通電極CEの駆動時期を知らせるタイミング信号を駆動ICチップIC2に与えることができる。又は、制御モジュールCMは、駆動ICチップIC1及びIC2にタイミング信号を与えることができる。上記タイミング信号により、駆動ICチップIC1の駆動と、駆動ICチップIC2の駆動との同期化を図ることができる。
図2は、図1に示した液晶表示装置DSPの基本構成及び等価回路を概略的に示す図である。
図2に示すように、液晶表示装置DSPは、液晶表示パネルPNLなどに加えて、表示領域DAの外側の非表示領域NDAに位置した駆動ICチップIC1、ゲート線駆動回路GDなどを備えている。本実施形態において、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SD及び共通電極駆動回路CDを備えている。なお、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SD及び共通電極駆動回路CDの少なくとも一部を備えていてもよい。非表示領域NDAの形状は、表示領域DAを囲む額縁状(矩形枠状)である。
図2に示すように、液晶表示装置DSPは、液晶表示パネルPNLなどに加えて、表示領域DAの外側の非表示領域NDAに位置した駆動ICチップIC1、ゲート線駆動回路GDなどを備えている。本実施形態において、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SD及び共通電極駆動回路CDを備えている。なお、駆動ICチップIC1は、ソース線駆動回路SD及び共通電極駆動回路CDの少なくとも一部を備えていてもよい。非表示領域NDAの形状は、表示領域DAを囲む額縁状(矩形枠状)である。
液晶表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数の画素PXを備えている。複数の画素PXは、行方向X及び列方向Yにマトリクス状に設けられ、m×n個配置されている(但し、m及びnは正の整数である)。また、液晶表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、n本のゲート線G(G1〜Gn)、m本のソース線S(S1〜Sm)、共通電極CEなどを備えている。
ゲート線Gは、行方向Xに略直線的に延出し、表示領域DAの外側に引き出され、ゲート線駆動回路GDに接続されている。また、ゲート線Gは、列方向Yに間隔を置いて並べられている。ソース線Sは、列方向Yに略直線的に延出し、表示領域DAの外側に引き出され、ソース線駆動回路SDに接続されている。また、ソース線Sは、行方向Xに間隔を置いて並べられ、ゲート線Gと交差している。なお、ゲート線G及びソース線Sは、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、それらの一部が屈曲していてもよい。共通電極CEは、表示領域DA内に設けられ、共通電極駆動回路CDに電気的に接続されている。共通電極CEの詳細については後述する。
図3は、図2に示した画素PXを示す等価回路図である。
図3に示すように、各画素PXは、画素スイッチング素子PSW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LQ等を備えている。画素スイッチング素子PSWは、例えば薄膜トランジスタで形成されている。画素スイッチング素子PSWは、ゲート線G及びソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチング素子PSWは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであってもよい。また、画素スイッチング素子PSWの半導体層は、例えば、ポリシリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体などによって形成されていてもよい。画素電極PEは、画素スイッチング素子PSWに電気的に接続されている。画素電極PEは、共通電極CEと対向している。共通電極CE、絶縁膜及び画素電極PEは、保持容量CSを形成している。
図3に示すように、各画素PXは、画素スイッチング素子PSW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LQ等を備えている。画素スイッチング素子PSWは、例えば薄膜トランジスタで形成されている。画素スイッチング素子PSWは、ゲート線G及びソース線Sと電気的に接続されている。画素スイッチング素子PSWは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであってもよい。また、画素スイッチング素子PSWの半導体層は、例えば、ポリシリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体などによって形成されていてもよい。画素電極PEは、画素スイッチング素子PSWに電気的に接続されている。画素電極PEは、共通電極CEと対向している。共通電極CE、絶縁膜及び画素電極PEは、保持容量CSを形成している。
図4は、液晶表示装置DSPの一部の構造を概略的に示す断面図である。
すなわち、液晶表示装置DSPは、上述した液晶表示パネルPNL及びバックライトユニットBLに加えて、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2等も備えている。なお、図示した液晶表示パネル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。例えば、液晶表示パネルPNLは、FFSモード等の主として基板主面に略平行な横電界を利用するIPS(In−Plane Switching)モードに対応した構成を有していてもよい。横電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PE及び共通電極CEの双方が備えられた構成が適用可能である。又は、液晶表示パネルPNLは、TN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、VA(Vertical Aligned)モード等の主として基板主面に略垂直な縦電界を利用するモードに対応した構成を有していてもよい。縦電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PEが備えられ、第2基板SUB2に共通電極CEが備えられた構成が適用可能である。なお、ここでの基板主面とは、互いに直交する行方向Xと列方向Yとで規定されるX−Y平面と平行な面である。
すなわち、液晶表示装置DSPは、上述した液晶表示パネルPNL及びバックライトユニットBLに加えて、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2等も備えている。なお、図示した液晶表示パネル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。例えば、液晶表示パネルPNLは、FFSモード等の主として基板主面に略平行な横電界を利用するIPS(In−Plane Switching)モードに対応した構成を有していてもよい。横電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PE及び共通電極CEの双方が備えられた構成が適用可能である。又は、液晶表示パネルPNLは、TN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、VA(Vertical Aligned)モード等の主として基板主面に略垂直な縦電界を利用するモードに対応した構成を有していてもよい。縦電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1に画素電極PEが備えられ、第2基板SUB2に共通電極CEが備えられた構成が適用可能である。なお、ここでの基板主面とは、互いに直交する行方向Xと列方向Yとで規定されるX−Y平面と平行な面である。
液晶表示パネル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とは所定の間隙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との間の間隙に封入されている。
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CE、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。
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、本実施形態では、例えばトップゲート構造の画素スイッチング素子が適用されている。このような実施形態では、第1絶縁膜11は、厚み方向Zに積層された複数の絶縁層を含んでいる。例えば、第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10と画素スイッチング素子の半導体層との間に介在するアンダーコート層、半導体層とゲート電極との間に介在するゲート絶縁層、ゲート電極とソース・ドレイン電極との間に介在する層間絶縁層などの各種絶縁層を含んでいる。ゲート配線は、ゲート電極と同様に、ゲート絶縁層と層間絶縁層との間に配置されている。ソース線Sは、第1絶縁膜11の上に形成されている。また、画素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、列方向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CEは、第2絶縁膜12の上に形成されている。このような共通電極CEは、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)、インジウ亜鉛酸化物、(Indium Zinc Oxide:IZO)、酸化亜鉛(Zinc Oxide:ZnO)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CEの上に金属層MLが形成され、共通電極CEを低抵抗化しているが、金属層MLは省略してもよい。
第3絶縁膜13は、共通電極CE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CEと対向している。また、各画素電極PEは、共通電極CE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20を用いて形成されている。第2基板SUB2は、第2絶縁基板20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20の内面に形成され、ゲート線G、ソース線S、画素スイッチング素子PSWを遮光している。カラーフィルタCFR、CFG、CFBは、それぞれ第2絶縁基板20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、赤色画素に配置された赤色フィルタであり、赤色の樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタCFGは、緑色画素に配置された緑色フィルタであり、緑色の樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタCFBは、青色画素に配置された青色フィルタであり、青色の樹脂材料によって形成されている。
図示した例は、カラー画像を構成する最小単位である単位画素が赤色画素、緑色画素、及び、青色画素の3個の色画素によって構成された場合に相当する。但し、単位画素は、上記の3個の色画素の組み合わせによるものに限らない。例えば、単位画素は、赤色画素、緑色画素、青色画素に加えて、白色画素の4個の色画素によって構成されてもよい。この場合、白色あるいは透明のフィルタが白色画素に配置されてもよいし、白色画素のフィルタそのものを省略しても良い。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。
検出電極Rxは、第2絶縁基板20と第2光学素子OD2との間に位置している。検出電極Rxは、第2絶縁基板20の表面(外面ES)の上方に形成されている。この検出電極Rxの詳細な構造については後述する。また、ここでは、簡略化して図示しており、後述するリード線L(L1,L2)の図示を省略している。検出電極Rxは、第3絶縁膜13、第1配向膜AL1、液晶層LQ、第2配向膜AL2、オーバーコート層OC、カラーフィルタCFR、CFG、CFB、第2絶縁基板20といった誘電体を介して共通電極CEと対向している。
第1光学素子OD1は、第1絶縁基板10とバックライトユニットBLとの間に配置されている。第2光学素子OD2は、検出電極Rxの上方に配置されている。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よい。第1光学素子OD1に含まれる偏光板の吸収軸は、第2光学素子OD2に含まれる偏光板の吸収軸と互いに直交している。また、液晶表示装置DSPは入力面ISに指等が接触又は接近した個所の位置情報を検出することができる。本実施形態において、液晶表示装置DSPの入力面ISは第2光学素子OD2の表面である。
但し、入力面ISは、第2光学素子OD2の表面に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、液晶表示装置DSPの表面に、第1絶縁基板10及び第2絶縁基板20と異なる第3絶縁基板が位置している場合、入力面ISは第3絶縁基板の表面である。第3絶縁基板は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。第3絶縁基板がガラス基板である場合、第3絶縁基板はカバーガラスとして機能する。
次に、本実施形態の液晶表示装置DSPが備える静電容量型のセンサSEについて説明する。図5は、本実施形態におけるセンサSEの構成を概略的に示す平面図である。図5において、上記駆動ICチップIC1の図示を省略しているが、上述したように共通電極駆動回路CDは駆動ICチップIC1に設けられている。
図5に示すように、本実施形態のセンサSEは、第2基板SUB2側の検出電極Rx及びリード線L1,L2を備え、第1基板SUB1側の共通電極CEを利用している。つまり、共通電極CEは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極として機能する。
共通電極CE及び検出電極Rxは、表示領域DAに配置されている。図示した例では、共通電極CEは、表示領域DAにおいて、それぞれ行方向Xに間隔を置いて並び、列方向Yに略直線的に延出し、帯状に形成された複数の分割電極C1を備えている。
図5に示すように、本実施形態のセンサSEは、第2基板SUB2側の検出電極Rx及びリード線L1,L2を備え、第1基板SUB1側の共通電極CEを利用している。つまり、共通電極CEは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極として機能する。
共通電極CE及び検出電極Rxは、表示領域DAに配置されている。図示した例では、共通電極CEは、表示領域DAにおいて、それぞれ行方向Xに間隔を置いて並び、列方向Yに略直線的に延出し、帯状に形成された複数の分割電極C1を備えている。
非表示領域NDAは、第2基板SUB2の左側の第1領域A1(列方向Yに延在した帯状の領域)、第2基板SUB2の右側の第2領域A2(列方向Yに延在した帯状の領域)、第2基板SUB2の下側の第3領域A3(行方向Xに延在した帯状の領域)、及び第2基板SUB2の上側の第4領域A4(行方向Xに延在した帯状の領域)を有している。本実施形態において、表示領域DAは矩形状であり、複数のリード線L1,L2は第2基板SUB2の第1領域A1、第2領域A2及び第3領域A3に位置している。
検出電極Rxは、表示領域DAにおいて、それぞれ列方向Yに間隔をおいて並び、行方向Xに略直線的に延出している。つまり、ここでは、検出電極Rxは、分割電極C1と交差する方向に延出している。共通電極CE(列方向Yに延在する複数の分割電極C1)と行方向Xに延在する複数の検出電極Rxとは、上記の通り、各種誘電体を挟んで対向している。
検出電極Rxは、分断され行方向Xに延在した第1電極R1及び第2電極R2を含んでいる。第1電極R1は、検出電極Rxのうちの行方向Xの前方より後方に大きな面積を有している。第1電極R1は、行方向Xの前方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている。第2電極R2は、検出電極Rxのうちの行方向Xの後方より前方に大きな面積を有している。第2電極R2は、行方向Xの後方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている。列方向Yにおいて、複数の検出電極Rxの第1電極R1及び第2電極R2は、交互に並べられている。第1電極R1の面積と第2電極R2の面積とは同等(例えば、同一)である方が望ましい。
なお図5においては、液晶表示装置DSPの平面視で左上を、行方向X及び列方向Yの基準点としているが、これに限定されず、基準点は任意に定めてよい。図5では、平面視で左から右を行列方向Xの正、右から左を負としている。また図5では、平面視で上から下を列方向Yの正、下から上を列方向Yの負としている。
なお、上述を言い換えると、第1電極R1及び第2電極R2は、行方向Xに対して幅に勾配を有し、当該幅の勾配は第1電極R1及び第2電極R2とで逆の傾向を有している。より具体的には、第1電極R1は、行方向Xが負となる方向に対してその幅が増加し、第2電極R2は行方向Xが正となる方向に対してその幅が増加する。なお、行方向Xの任意の点に対して、第1電極R1と第2電極R2の幅の合計は同じであることが好ましい。
さらに、上述を言い換えると、第1電極R1及び第2電極R2は三角形状の電極であり、第1電極R1と第2電極R2は点対称に配置されていると言える。
なお図5においては、液晶表示装置DSPの平面視で左上を、行方向X及び列方向Yの基準点としているが、これに限定されず、基準点は任意に定めてよい。図5では、平面視で左から右を行列方向Xの正、右から左を負としている。また図5では、平面視で上から下を列方向Yの正、下から上を列方向Yの負としている。
なお、上述を言い換えると、第1電極R1及び第2電極R2は、行方向Xに対して幅に勾配を有し、当該幅の勾配は第1電極R1及び第2電極R2とで逆の傾向を有している。より具体的には、第1電極R1は、行方向Xが負となる方向に対してその幅が増加し、第2電極R2は行方向Xが正となる方向に対してその幅が増加する。なお、行方向Xの任意の点に対して、第1電極R1と第2電極R2の幅の合計は同じであることが好ましい。
さらに、上述を言い換えると、第1電極R1及び第2電極R2は三角形状の電極であり、第1電極R1と第2電極R2は点対称に配置されていると言える。
なお、分割電極C1の個数やサイズ、形状は特に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、後述する例のように、分割電極C1が行方向Xに延在し、検出電極Rxが列方向Yに延在してもよい。
リード線L1,L2は、非表示領域NDA内にて液晶表示パネルPNLの外面ESの上方に設けられている。リード線L1は、第1電極R1と一対一で電気的に接続され、第2基板SUB2の第1領域A1及び第3領域A3に配置されている。リード線L1の各々は、第1電極R1からのセンサ出力値(読取信号)を出力する。リード線L2は、第2電極R2と一対一で電気的に接続され、第2基板SUB2の第2領域A2に配置されている。リード線L2の各々は、第2電極R2からのセンサ出力値(読取信号)を出力する。上記のようなリード線L1,L2のレイアウトは、第1領域A1及び第2領域A2の行方向Xの幅の均一化、及び、液晶表示装置DSPの狭額縁化に対応したものである。リード線Lは、例えば、検出電極Rxと同様に、液晶表示パネルPNLの外面ESの上方に配置されている。
なお、上述を言い換えると、第1電極R1は、延在する方向に対してリード線L1との接続部分から距離に応じてその幅が変化すると言える。図5では、リード線L1との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。なお当該幅の変化は連続的でもよく、段階的でもよい。また図5では、第2電極R2とリード線L2の関係は、第1電極R1とリード線L1の関係と同様のである。第2電極R2は、延在する方向に対してリード線L2との接続部分から距離に応じてその幅が変化する。図5では、第2電極R2は、リード線L2との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。
なお、上述を言い換えると、第1電極R1は、延在する方向に対してリード線L1との接続部分から距離に応じてその幅が変化すると言える。図5では、リード線L1との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。なお当該幅の変化は連続的でもよく、段階的でもよい。また図5では、第2電極R2とリード線L2の関係は、第1電極R1とリード線L1の関係と同様のである。第2電極R2は、延在する方向に対してリード線L2との接続部分から距離に応じてその幅が変化する。図5では、第2電極R2は、リード線L2との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。
液晶表示装置DSPは、さらに、非表示領域NDAに配置された共通電極駆動回路(第1駆動回路)CDを備えている。分割電極C1のそれぞれは、共通電極駆動回路CDに電気的に接続されている。共通電極駆動回路CDは、分割電極C1に対して、画像を表示する表示駆動時にコモン駆動信号を供給する。なお、共通電極駆動回路CDは、センシングを行うセンシング駆動時に、分割電極C1にセンサ駆動信号を与えることができ得る。
フレキシブル配線基板FPC2は、非表示領域NDAにて、液晶表示パネルPNLの外面ESの上方に配置されたOLB(Outer Lead Bonding)パッド群に接続されている。OLBパッド群の各パッドは、リード線L1,L2を経由して検出電極Rx(第1電極R1、第2電極R2)に電気的に接続されている。この実施形態において、リード線Lは、導電材料としての金属によって形成されている。リード線Lを透明な導電材料より電気抵抗値の非常に低い金属材料で形成することにより、リード線Lの幅を小さくすることができる。さらに、上記OLBパッド群を第2基板SUB2の第3領域A3の1個所に密集させることができるため、フレキシブル配線基板FPC2の小型化及び低コスト化を図ることができる。
検出回路RCは、例えば、駆動ICチップIC2に内蔵されている。この検出回路RCは、検出電極Rxからのセンサ出力値に基づいて、液晶表示装置DSPの入力面ISへの導体の接触あるいは接近を検出する。さらに、検出回路RCは、導体が接触あるいは接近した個所の位置情報を検出することも可能である。なお、検出回路RCは、制御モジュールCMに備えられていてもよい。
図6は、図5に示したセンサSEの一部を拡大して概略的に示す平面図である。
図6に示すように、第1電極R1は、複数の検出線LB1と、リード線L1に接続された接続線LC1と、を有している。検出線LB1は、表示領域DAにおいて概ね行方向Xに延出し、非表示領域NDAにおいて接続線LC1に接続されている。図示した例では、検出線LB1の各々は、波形(より具体的には三角波形)に形成されている。これらの検出線LB1は、列方向Yに略等間隔に並んでいる。各第1電極R1は3本の検出線LB1を有している。上記3本の検出線LB1のうち、平面視で上側の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの全体(左領域、中央領域及び右領域)に位置し、列方向Yの真ん中の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の2(左領域及び中央領域)に位置し、平面視で下側の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の1(左領域)に位置している。上記3本の検出線LB1は、三角形状の第1電極R1を形成している。
図6に示すように、第1電極R1は、複数の検出線LB1と、リード線L1に接続された接続線LC1と、を有している。検出線LB1は、表示領域DAにおいて概ね行方向Xに延出し、非表示領域NDAにおいて接続線LC1に接続されている。図示した例では、検出線LB1の各々は、波形(より具体的には三角波形)に形成されている。これらの検出線LB1は、列方向Yに略等間隔に並んでいる。各第1電極R1は3本の検出線LB1を有している。上記3本の検出線LB1のうち、平面視で上側の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの全体(左領域、中央領域及び右領域)に位置し、列方向Yの真ん中の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の2(左領域及び中央領域)に位置し、平面視で下側の検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の1(左領域)に位置している。上記3本の検出線LB1は、三角形状の第1電極R1を形成している。
第2電極R2は、複数の検出線LB2と、リード線L2に接続された接続線LC2と、を有している。検出線LB2は、表示領域DAにおいて概ね行方向Xに延出し、非表示領域NDAにおいて接続線LC2に接続されている。図示した例では、検出線LB2の各々は、波形(より具体的には三角波形)に形成されている。これらの検出線LB2は、列方向Yに略等間隔に並んでいる。各第2電極R2は3本の検出線LB2を有している。上記3本の検出線LB2のうち、平面視で上側の検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の1(右領域)に位置し、列方向Yの真ん中の検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の2(右領域及び中央領域)に位置し、平面視で下側の検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの全体(右領域、中央領域及び左領域)に位置している。上記3本の検出線LB2は、三角形状の第2電極R2を形成している。
ここで、上記真ん中の検出線LB1と上記上側の検出線LB2とは行方向Xに対向している。また、上記下側の検出線LB1と上記真ん中の検出線LB2とは行方向Xに対向している。
ここで、上記真ん中の検出線LB1と上記上側の検出線LB2とは行方向Xに対向している。また、上記下側の検出線LB1と上記真ん中の検出線LB2とは行方向Xに対向している。
隣り合う検出電極Rxの間には、ダミー電極DRが配置されている。ダミー電極DRは、検出線LB1,LB2と、平行、且つ略等間隔に配置された複数のダミー線で形成されている。例えば、ダミー線は、列方向Yに並べられ、行方向Xに延出し、波形(より具体的には三角波形)に形成され、複数に分断されている。ダミー線は、リード線L1,L2などの配線には接続されず、電気的にフローティング状態にある。ダミー電極DRは、物体の接触あるいは接近の検出には寄与しない。そのため、ダミー電極DRは、物体を検出するとの観点からは設けなくもよい。しかし、ダミー電極DRを設けないと、液晶表示パネルPNLの画面が光学的に不均一となる恐れがある。そのため、ダミー電極DRを設けることが好ましい。
これにより、表示領域DAでの金属線(検出線LB1,LB2、ダミー線)の密度のばらつきを一層低減することができるため、金属線のパターンを一層視認させ難くすることができる。なお、ダミー電極DR(ダミー線)は必要に応じて設けられていればよい。
これにより、表示領域DAでの金属線(検出線LB1,LB2、ダミー線)の密度のばらつきを一層低減することができるため、金属線のパターンを一層視認させ難くすることができる。なお、ダミー電極DR(ダミー線)は必要に応じて設けられていればよい。
上記のように、本実施形態では、検出電極Rx(第1電極R1、第2電極R2)及びダミー電極DRの構成を例示的に示したものであり、検出電極Rx等の構成は種々変形可能である。例えば、第1電極R1に関しては、検出線LB1の形状の変形、検出線LB1の本数の増減等が可能である。
この実施形態において、検出電極Rx(第1電極R1及び第2電極R2)やダミー電極DRは、導電材料としての金属材料で形成されている。上記金属材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などを例示的に列挙することができる。このため、リード線L1,L2と同様、検出線LB1,LB2、接続線LC1,LC2及びダミー線も、金属線である。上記のように金属を利用することにより、検出電極Rxの電気抵抗値を低くすることができるため、検出に要する時間を短縮することができる点で望ましい。また、検出電極Rxに金属線を利用することは、液晶表示パネルPNLの大型化及び高精細化に対して有利になる。
なお、検出電極Rxに用いる材料は、金属に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、後述する例のように、検出電極Rxは、ITO、IZO、ZnO等の透明な導電材料によって形成された透明導電層で形成されていてもよい。又は、検出電極Rxは、透明導電層と金属線との組合せ(集合体)によって形成されていてもよい。
また、本実施形態において、検出線LB1,LB2及びダミー線の太さ(幅)は、同一である。但し、図6では、検出線LB1と、検出線LB2と、ダミー線とを視覚的に識別するため、各線の太さを異ならせている。
図7は、上記センサSEの一部を含む液晶表示パネルPNLの構造を概略的に示す断面図である。なお、ここでは説明に必要な主要部のみを図示している。
図7に示すように、共通電極CE及び画素電極PEは、第1基板SUB1の第2基板SUB2と対向する内面側に位置している。すなわち、共通電極CEは、第2絶縁膜12の上に形成され、第3絶縁膜13によって覆われている。画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に形成され、共通電極CEと対向している。図示した例では、各分割電極C1の真上には、8画素分の画素電極PEが配置されているが、各分割電極C1の真上に位置する画素電極PEの個数はこの例に限らない。なお、ソース線などの各種配線や第1配向膜の図示は省略している。
図7に示すように、共通電極CE及び画素電極PEは、第1基板SUB1の第2基板SUB2と対向する内面側に位置している。すなわち、共通電極CEは、第2絶縁膜12の上に形成され、第3絶縁膜13によって覆われている。画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に形成され、共通電極CEと対向している。図示した例では、各分割電極C1の真上には、8画素分の画素電極PEが配置されているが、各分割電極C1の真上に位置する画素電極PEの個数はこの例に限らない。なお、ソース線などの各種配線や第1配向膜の図示は省略している。
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、及び周辺遮光層LSは、第2基板SUB2の第1基板SUB1と対向する内面側に位置している。すなわち、表示領域DAにおいては、各画素電極PEと対向する位置にカラーフィルタCFR、CFG、CFBが形成されている。ブラックマトリクスBMは、これらのカラーフィルタCFR、CFG、CFBの境界に位置している。周辺遮光層LSは、非表示領域NDA内に設けられ、第2絶縁基板20の内面に形成されている。周辺遮光層LSは、枠状(矩形枠状)に形成されている。周辺遮光層LSは、ブラックマトリクスBMと同様の材料によって形成されている。オーバーコート層OCは、表示領域DA及び非表示領域NDAに亘って延在している。なお、第2配向膜の図示は省略している。なお、リード線L1,L2は、周辺遮光層LSと重なる位置に配置されている。
次に、上記したFFSモードの液晶表示装置DSPにおいて画像を表示する表示駆動時の動作について説明する。
まず、液晶層LQに電圧が印加されていないオフ状態について説明する。オフ状態は、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差が形成されていない状態に相当する。このようなオフ状態では、液晶層LQに含まれる液晶分子は、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の配向規制力によりX−Y平面内において一方向に初期配向している。バックライトユニットBLからのバックライトの一部は、第1光学素子OD1の偏光板を透過し、液晶表示パネルPNLに入射する。液晶表示パネルPNLに入射した光は、偏光板の吸収軸と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、オフ状態の液晶表示パネルPNLを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルPNLを透過した直線偏光のほとんどが、第2光学素子OD2の偏光板によって吸収される(黒表示)。このようにオフ状態で液晶表示パネルPNLが黒表示となるモードをノーマリーブラックモードという。
まず、液晶層LQに電圧が印加されていないオフ状態について説明する。オフ状態は、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差が形成されていない状態に相当する。このようなオフ状態では、液晶層LQに含まれる液晶分子は、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の配向規制力によりX−Y平面内において一方向に初期配向している。バックライトユニットBLからのバックライトの一部は、第1光学素子OD1の偏光板を透過し、液晶表示パネルPNLに入射する。液晶表示パネルPNLに入射した光は、偏光板の吸収軸と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、オフ状態の液晶表示パネルPNLを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルPNLを透過した直線偏光のほとんどが、第2光学素子OD2の偏光板によって吸収される(黒表示)。このようにオフ状態で液晶表示パネルPNLが黒表示となるモードをノーマリーブラックモードという。
続いて、液晶層LQに電圧が印加されたオン状態について説明する。オン状態は、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差が形成された状態に相当する。つまり、共通電極CEに対しては共通電極駆動回路CDからコモン駆動信号(コモン電圧)が供給される。その一方で、画素電極PEには、コモン電圧に対して電位差を形成するような映像信号が供給される。これにより、オン状態では、画素電極PEと共通電極CEとの間にフリンジ電界が形成される。
このようなオン状態では、液晶分子は、X−Y平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。オン状態では、第1光学素子OD1の偏光板の吸収軸と直交する直線偏光は、液晶表示パネルPNLに入射し、その偏光状態は、液晶層LQを通過する際に液晶分子の配向状態に応じて変化する。このため、オン状態においては、液晶層LQを通過した少なくとも一部の光は、第2光学素子OD2の偏光板を透過する(白表示)。
次に、上記した液晶表示装置DSPの入力面ISへの導体の接触あるいは接近を検出するためのセンシングを行うセンシング駆動時の動作について説明する。すなわち、液晶表示装置DSPの駆動ICチップIC1,IC2及び制御モジュールCMで形成される制御部(制御アセンブリ)は、第1モード及び第2モードの一方に切替えて共通電極CE及び複数の検出電極Rxの駆動を制御し、センシングを行う。なお、第1モードはセルフ検出(Self-Capacitive Sensing)モード又は自己容量方式と、第2モードはミューチャル検出(Mutual-Capacitive Sensing)モード又は相互容量方式と、それぞれ称される場合がある。
〈第1モード〉
始めに、検出電極Rxにて第1入力位置情報を検出する第1モード(セルフ検出モード)について説明する。第1モードは、入力領域の全体を対象とし、短時間に入力位置のX座標及びY座標を大まかに検出することができる特長を有している。後述するように、X座標は容量按分から検出することができる。
始めに、検出電極Rxにて第1入力位置情報を検出する第1モード(セルフ検出モード)について説明する。第1モードは、入力領域の全体を対象とし、短時間に入力位置のX座標及びY座標を大まかに検出することができる特長を有している。後述するように、X座標は容量按分から検出することができる。
図8に示すように、まず、制御部は、各々の検出電極Rxの第1電極R1及び第2電極R2に第1書込み信号Vw1を書込む。図9に示すように、その後、制御部は、第1電極R1から第1書込み信号Vw1の変化を示す第1読取り信号Vr1aを読取り、第2電極R2から第1書込み信号Vw1の変化を示す第2読取り信号Vr1bを読取る。
図8及び図9に示すように、この例では、列方向Yにおける2行目の検出電極Rxの右領域に利用者の指が近接し、上記領域と指との間に静電容量結合が生じる。2行目の検出電極Rxから読取った第1読取り信号Vr1a及び第2読取り信号Vr1bに、2行目以外の検出電極Rxから読取った第1読取り信号Vr1a及び第2読取り信号Vr1bより大きな電圧値の変化が生じる。このため、2行目の検出電極Rxと対向した領域を入力位置のY座標であると判断することができる。
また、指と対向する第1電極R1の面積より、指と対向する第2電極R2の面積の方が大きくなる。言い換えると、指と第1電極R1との間に生じる容量Cx1より、指と第2電極R2との間に生じる容量Cx2の方が大きくなる。
このため、2行目の検出電極Rxから読取った第1読取り信号Vr1aと第2読取り信号Vr1bとを比較すると、第1読取り信号Vr1aより第2読取り信号Vr1bに大きな電圧値の変化が生じる。このため、表示領域DAの右領域を入力位置のX座標であると判断することができる。
〈第2モード〉
次に、検出電極Rx及び共通電極CEの組合せにて第2入力位置情報を検出する第2モード(ミューチャル検出モード)について説明する。第2モードは、入力領域の少なくとも一部を対象とし、入力位置のX座標及びY座標を詳細に検出することができる特長を有している。
次に、検出電極Rx及び共通電極CEの組合せにて第2入力位置情報を検出する第2モード(ミューチャル検出モード)について説明する。第2モードは、入力領域の少なくとも一部を対象とし、入力位置のX座標及びY座標を詳細に検出することができる特長を有している。
図10に示すように、分割電極C1と第1電極R1との間には容量Cc1が存在し、分割電極C1と第2電極R2との間には容量Cc2が存在する。すなわち、第1電極R1及び第2電極R2は、それぞれ分割電極C1(共通電極CE)と静電容量結合する。この例では、利用者の指が2行目の検出電極Rxと、行方向Xにおける5列目の分割電極C1とが交差する位置に近接して存在するものとする。検出電極Rxに近接している利用者の指により、容量Cx1,Cx2が生じる。
まず、制御部は、共通電極CEにパルス状の第2書込み信号(センサ駆動信号)Vw2を書込み、それぞれ共通電極CEと各々の検出電極のRx第1電極R1との間と共通電極CEと各々の検出電極Rxの第2電極R2との間とにセンサ信号を発生させる。次いで、制御部は、複数の検出電極Rxのうちの少なくとも1個の検出電極Rxの第1電極R1からセンサ信号(例えば、第1電極R1に生じる静電容量)の変化を示す第3読取り信号Vr2aを読取り、上記少なくとも1個の検出電極Rxの第2電極R2からセンサ信号(例えば、第2電極R2に生じる静電容量)の変化を示す第4読取り信号Vr2bを読取る。その後、同一の検出電極Rxから読取った第3読取り信号Vr2a及び第4読取り信号Vr2bを1つの信号に束ねる。この例では、接続素子E1を用いて第3読取り信号Vr2a及び第4読取り信号Vr2bを1つの信号に束ね、第3読取り信号Vr2a及び第4読取り信号Vr2bを合成した合成信号Vcを生成している。
この例では、5列目の分割電極C1に第2書込み信号Vw2を供給したタイミングで2行目の検出電極Rxから得られるパルス状の合成信号Vcのレベルは、同一のタイミングで2行目以外の検出電極Rxから得られるパルス状の合成信号Vcのレベルや、他のタイミングで各検出電極Rxから得られるパルス状の合成信号Vcのレベルより低くなる。
このため、第2書込み信号Vw2が分割電極C1に供給されるタイミングと、各検出電極Rxからの合成信号Vcと、に基づいて、第2入力位置情報を検出することができる。
このため、第2書込み信号Vw2が分割電極C1に供給されるタイミングと、各検出電極Rxからの合成信号Vcと、に基づいて、第2入力位置情報を検出することができる。
ここで、上記第2モードによる入力位置情報の検出は、第1モードにて指の大まかな入力位置情報を検出した後に行うことができる。上記の例では、第1モードにて、2行目の検出電極Rxの右領域と対向する領域に入力があったことを特定したため、上記領域のみ、又は上記領域近傍のみを対象とし、第2モードにて入力位置のX座標及びY座標を詳細に検出してもよい。
例えば、第2書込み信号Vw2を書込む対象を4乃至6列目の分割電極C1に限定し、取得する合成信号Vcの対象を1乃至3行目の検出電極Rxから得られる合成信号Vcに限定することができる。これにより、入力領域のうちの一部である特定領域のみを対象とし、第2モードにて入力位置のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができる。
図11に示すように、1フレーム期間(1F)に、第1センシング期間Ps1に行う第1モードによる検出と、第2センシング期間Ps2に行う第2モードによる検出と、を2回繰り返し行うことができる。
ここで、検出回路RCに注目する。検出回路RCは、第2モードにて、第3読取り信号Vr2a及び第4読取り信号Vr2bを検出の対象としていない。接続素子E1を用いたことにより、検出回路RCは、第2モードにて、合成信号Vcを検出の対象とすることができる。検出回路RCは、検出電極Rxの個数と同数の検出器を有していれば全ての合成信号Vcを検出することができる。このため、接続素子E1を用いたことにより、検出回路RCの構成をシンプルにすることができ得る。
上記のように構成された第1の実施形態に係るセンサ付き液晶表示装置DSPによれば、液晶表示装置DSPは、共通電極CEを有する液晶表示パネルPNLと、静電容量型のセンサSEと、制御部と、を備える。センサSEの各検出電極Rxは、第1電極R1及び第2電極R2を含んでいる。第1電極R1は、三角形状に形成され、行方向Xの前方より後方に大きな面積を有している。第2電極は、三角形状に形成され、行方向Xの後方より前方に大きな面積を有している。
制御部は、第1モード及び第2モードの一方に切替えて共通電極CE及び検出電極Rxの駆動を制御する。例えば、制御部は、第1モードにて、入力領域の全体を対象とし、検出電極Rxにて第1入力位置情報を検出することにより、短時間に入力位置のX座標及びY座標を大まかに検出することができる。これにより、上記第1入力位置情報に基づいて入力領域のうちから検出対象の領域を特定することができる。その後、制御部は、入力領域のうちの特定領域のみを対象とし、第2モードにて、検出電極Rx及び共通電極CEの組合せにて第2入力位置情報を検出することにより、特定領域における入力位置のX座標及びY座標を細かく又は正確に検出することができる。
そして、上記のように第1モード及び第2モードを併用することにより、第1モードのみを採用した場合と比べて入力位置を細かく検出することができ、また第2モードのみを採用した場合と比べて速やかに入力位置を検出することができる。
本実施形態において、第1書込み信号Vw1が単一の検出電極Rxに書込まれるものではない。上記のように、検出電極Rxは、分断された第1電極R1及び第2電極R2で形成されている。第1書込み信号Vw1は、第1電極R1及び第2電極R2に独立して書込まれる。第1電極R1の面積及び第2電極R2の面積は、検出電極Rxの面積の略半分であり、小さい。第1電極R1及び第2電極R2の寄生容量を低減することができるため、第1電極R1及び第2電極R2の負荷を低減し、第1電極R1及び第2電極R2の時定数を小さくすることができる。これにより、時定数の小さい第1電極R1及び第2電極R2を用いることができる分、センシングに要する時間の短縮に寄与することができ得る。
本実施形態において、第1書込み信号Vw1が単一の検出電極Rxに書込まれるものではない。上記のように、検出電極Rxは、分断された第1電極R1及び第2電極R2で形成されている。第1書込み信号Vw1は、第1電極R1及び第2電極R2に独立して書込まれる。第1電極R1の面積及び第2電極R2の面積は、検出電極Rxの面積の略半分であり、小さい。第1電極R1及び第2電極R2の寄生容量を低減することができるため、第1電極R1及び第2電極R2の負荷を低減し、第1電極R1及び第2電極R2の時定数を小さくすることができる。これにより、時定数の小さい第1電極R1及び第2電極R2を用いることができる分、センシングに要する時間の短縮に寄与することができ得る。
上記のことから、検出電極Rxにて第1入力位置情報を検出することができ検出電極Rx及び共通電極CEの組合せにて第2入力位置情報を検出することができるセンサ付き液晶表示装置DSPを得ることができる。
(第1の実施形態の変形例1)
次に、上記第1の実施形態の変形例1に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、接続素子E2を利用する点を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。本変形例1では、入力位置の座標の検出がより大まかになるものの、検出回路RCの構成をよりシンプルにすることができ得る。
次に、上記第1の実施形態の変形例1に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、接続素子E2を利用する点を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。本変形例1では、入力位置の座標の検出がより大まかになるものの、検出回路RCの構成をよりシンプルにすることができ得る。
図12に示すように、制御部は、第1モードにおいて、複数の検出電極Rxのうち列方向Yに連続して位置した2個の検出電極Rxから読取った2つの第1読取り信号Vr1aと2つの第2読取り信号Vr1bとをそれぞれ1つの信号に束ねる。この例では、接続素子E2を用いて2つの第1読取り信号Vr1aを1つの信号に束ね、2つの第1読取り信号Vr1aを合成した合成信号Vdを生成している。さらに、接続素子E2を用いて2つの第2読取り信号Vr1bを1つの信号に束ね、2つの第2読取り信号Vr1bを合成した合成信号Vdを生成している。
ここで、検出回路RCに注目する。検出回路RCは、第1モードにて、第1読取り信号Vr1a及び第2読取り信号Vr1bを検出の対象としていない。接続素子E2を用いたことにより、検出回路RCは、第1モードにて、合成信号Vdを検出の対象とすることができる。検出回路RCは、検出電極Rxの個数と同数の検出器を有していれば全ての合成信号Vdを検出することができる。このため、接続素子E2を用いたことにより、検出回路RCの構成をシンプルにすることができ得る。
なお、第1モードにおいて、複数の検出電極Rxのうち列方向Yに連続して位置した2個以上の検出電極Rxから読取った2以上の第1読取り信号Vr1aと2以上の第2読取り信号Vr1bとをそれぞれ1つの信号に束ねてもよい。
言い換えれば、2個以上の第1電極R1から読取った2以上の第1読取り信号Vr1aを1つに合成したり、2個以上の第2電極R2から読取った2以上の第2読取り信号Vr1bを1つに合成したりしてもよい。
1個の第1電極R1及び1個の第2電極R2をそれぞれ1個の検出電極として機能させると、より細かい検出が可能となる。一方、複数の第1電極R1を1個の検出電極として機能させたり、複数の第2電極R2を1個の検出電極として機能させたりすると、検出時間を短縮することが可能となる。あるいは、複数の第1電極R1を1個の検出電極として機能させたり、複数の第2電極R2を1個の検出電極として機能させたりすると、検出回路RCへの負担を軽くすることができ、検出回路RCの構成をよりシンプルにすることができ得る。
言い換えれば、2個以上の第1電極R1から読取った2以上の第1読取り信号Vr1aを1つに合成したり、2個以上の第2電極R2から読取った2以上の第2読取り信号Vr1bを1つに合成したりしてもよい。
1個の第1電極R1及び1個の第2電極R2をそれぞれ1個の検出電極として機能させると、より細かい検出が可能となる。一方、複数の第1電極R1を1個の検出電極として機能させたり、複数の第2電極R2を1個の検出電極として機能させたりすると、検出時間を短縮することが可能となる。あるいは、複数の第1電極R1を1個の検出電極として機能させたり、複数の第2電極R2を1個の検出電極として機能させたりすると、検出回路RCへの負担を軽くすることができ、検出回路RCの構成をよりシンプルにすることができ得る。
(第1の実施形態の変形例2)
次に、上記第1の実施形態の変形例2に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、第1電極R1及び第2電極R2の配列を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
図13に示すように、列方向Yにおいて、2個の第1電極R1と2個の第2電極R2とが交互に並べられていてもよい。ここでは、奇数行目の検出電極Rxにおいて、平面視で上側に第1電極R1が位置し、平面視で下側に第2電極R2が位置している。一方、偶数行目の検出電極Rxにおいて、平面視で上側に第2電極R2が位置し、平面視で下側に第1電極R1が位置している。本実施の形態では、第1電極R1の検出線LB1及び第2電極の検出線LB2が、平面視で上側と下側に配置される例を示している。当該上下関係は、交互であってもよいし、交互でなく非対称であってもよい。ただし、当該上下関係が非対称であっても、第1電極R1と2個の第2電極R2の面積は同等であることが好ましい。
次に、上記第1の実施形態の変形例2に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、第1電極R1及び第2電極R2の配列を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
図13に示すように、列方向Yにおいて、2個の第1電極R1と2個の第2電極R2とが交互に並べられていてもよい。ここでは、奇数行目の検出電極Rxにおいて、平面視で上側に第1電極R1が位置し、平面視で下側に第2電極R2が位置している。一方、偶数行目の検出電極Rxにおいて、平面視で上側に第2電極R2が位置し、平面視で下側に第1電極R1が位置している。本実施の形態では、第1電極R1の検出線LB1及び第2電極の検出線LB2が、平面視で上側と下側に配置される例を示している。当該上下関係は、交互であってもよいし、交互でなく非対称であってもよい。ただし、当該上下関係が非対称であっても、第1電極R1と2個の第2電極R2の面積は同等であることが好ましい。
(第1の実施形態の変形例3)
次に、上記第1の実施形態の変形例3に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、第1電極R1及び第2電極R2の構成を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
図14に示すように、各検出電極Rxにおいて、第1電極R1及び第2電極R2は行方向Xに分断されていてもよい。ここでは、奇数行目の検出電極Rxにおいて、検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の2(左領域及び中央領域)に位置し、検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の1(右領域)に位置している。一方、偶数行目の検出電極Rxにおいて、検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の1(左領域)に位置し、検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の2(右領域及び中央領域)に位置している。
次に、上記第1の実施形態の変形例3に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、第1電極R1及び第2電極R2の構成を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
図14に示すように、各検出電極Rxにおいて、第1電極R1及び第2電極R2は行方向Xに分断されていてもよい。ここでは、奇数行目の検出電極Rxにおいて、検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の2(左領域及び中央領域)に位置し、検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の1(右領域)に位置している。一方、偶数行目の検出電極Rxにおいて、検出線LB1は表示領域DAの行方向Xの3分の1(左領域)に位置し、検出線LB2は表示領域DAの行方向Xの3分の2(右領域及び中央領域)に位置している。
(第1の実施形態の変形例4)
次に、上記第1の実施形態の変形例4に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、検出電極Rx、共通電極CE及びリード線L1,L2の構成を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
次に、上記第1の実施形態の変形例4に係るセンサ付き液晶表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る液晶表示装置DSPは、検出電極Rx、共通電極CE及びリード線L1,L2の構成を除き、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと同様に形成されている。
図15に示すように、上記第1の実施形態係る液晶表示装置DSPと比較して、共通電極CEの各分割電極C1が行方向Xに延出し、検出電極Rxが概ね列方向Yに延出している点で相違している。本変形例4において、液晶表示パネルPNLの左上を基準点としたとき、列方向Yの負が第1方向となり、行方向Xの正が第2方向となる。
また、本変形例4において、第1電極R1及び第2電極R2は、ITO、IZO、ZnO等の透明な導電材料を利用した透明導電層で形成されている。第1電極R1は、列方向Yの後方より前方に大きな面積を有している。第1電極R1は、列方向Yの後方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている。第2電極R2は、列方向Yの前方より後方に大きな面積を有している。第2電極R2は、列方向Yの前方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている。
リード線L1,L2は、金属線であり、第2基板SUB2の第3領域A3に配置されている。
なお、図15では、第1電極R1は、リード線L1との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。なお当該幅の変化は連続的でもよく、段階的でもよい。また第2電極R2とリード線L2の関係は、第1電極R1とリード線L1の関係と逆である。第2電極R2は、延在する方向に対してリード線L2との接続部分から距離に応じてその幅が変化する。図15では、第2電極R2は、リード線L2との接続部分に近いほどその幅が小さく、接続部分から遠ざかるほどその幅が大きくなる。
リード線L1,L2は、金属線であり、第2基板SUB2の第3領域A3に配置されている。
なお、図15では、第1電極R1は、リード線L1との接続部分に近いほどその幅が大きく、接続部分から遠ざかるほどその幅が小さくなる。なお当該幅の変化は連続的でもよく、段階的でもよい。また第2電極R2とリード線L2の関係は、第1電極R1とリード線L1の関係と逆である。第2電極R2は、延在する方向に対してリード線L2との接続部分から距離に応じてその幅が変化する。図15では、第2電極R2は、リード線L2との接続部分に近いほどその幅が小さく、接続部分から遠ざかるほどその幅が大きくなる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。この実施形態の液晶表示装置DSPは、上記第1の実施形態に係る液晶表示装置DSPと同様に構成されている。ここでは、液晶表示装置DSPの駆動方法について詳細に説明する。
次に、第2の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。この実施形態の液晶表示装置DSPは、上記第1の実施形態に係る液晶表示装置DSPと同様に構成されている。ここでは、液晶表示装置DSPの駆動方法について詳細に説明する。
図16に示すように、任意の1フレーム(1F)期間は、前半の表示動作期間Pdに表示動作が行われ、後半の第1センシング期間Ps1に第1モードによる入力位置情報検出動作が行われる。第1センシング期間Ps1は、例えばブランキング期間である。ブランキング期間としては、水平ブランキング期間や垂直ブランキング期間等を挙げることができる。
表示動作期間Pdには、ゲート線駆動回路GDからゲート線Gに制御信号を与え、ソース線駆動回路SDからソース線Sに映像信号Vsigを与え、共通電極駆動回路CDから共通電極CE(分割電極C1)にコモン電圧Vcomを与え、液晶表示パネルPNLを駆動する。
制御部は、第1センシング期間Ps1に、検出電極Rx(第1電極R1、第2電極R2)に書込む第1書込み信号Vw1と同一の信号である電位調整信号Vaを第1書込み信号Vw1と同期して共通電極CE(分割電極C1)に書込んでいる。なお、第1書込み信号Vw1と電位調整信号Vaとは、位相、ローレベルの電位、ハイレベルの電位及び周期に関して同一のパルス信号である。
例えば、制御モジュールCMが駆動ICチップIC1及び駆動ICチップIC2に同期信号を与え、第1書込み信号Vw1及び電位調整信号Vaを同期させることができる。または、駆動ICチップIC2がセンサSEの駆動(走査)時期を知らせるパルス状のタイミング信号を駆動ICチップIC1に与え、第1書込み信号Vw1及び電位調整信号Vaを同期させることができる。
上記のように構成された第2の実施形態においても、上記第1の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
第1センシング期間Ps1に、第1書込み信号Vw1と同一波形を有する電位調整信号Vaを第1書込み信号Vw1と同期して共通電極CEに書込んでいる。これにより、検出電極Rxと共通電極CEとの間に形成される寄生容量が除去される期間(Ps1)を設けることができるため、センサSEを第1モードにて一層良好に駆動することができ、第1入力位置情報を検出する精度のさらなる向上を図ることができる。
第1センシング期間Ps1に、第1書込み信号Vw1と同一波形を有する電位調整信号Vaを第1書込み信号Vw1と同期して共通電極CEに書込んでいる。これにより、検出電極Rxと共通電極CEとの間に形成される寄生容量が除去される期間(Ps1)を設けることができるため、センサSEを第1モードにて一層良好に駆動することができ、第1入力位置情報を検出する精度のさらなる向上を図ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。
図17及び図18に示すように、液晶表示装置DSPは、第1絶縁基板10及び第2絶縁基板20と異なる第3絶縁基板30をさらに備えている。第3絶縁基板30は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。この実施形態に置いて、第3絶縁基板30はガラスで形成され、液晶表示装置DSPの表面に位置するカバーガラスとして機能している。ここでは、液晶表示装置DSPの入力面ISは第3絶縁基板30の表面である。第3絶縁基板30は、液晶表示パネルPNLの外側に位置し、液晶表示パネルPNLの表示領域DA及び非表示領域NDAと対向している。
次に、第3の実施形態に係る液晶表示装置DSPについて説明する。
図17及び図18に示すように、液晶表示装置DSPは、第1絶縁基板10及び第2絶縁基板20と異なる第3絶縁基板30をさらに備えている。第3絶縁基板30は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。この実施形態に置いて、第3絶縁基板30はガラスで形成され、液晶表示装置DSPの表面に位置するカバーガラスとして機能している。ここでは、液晶表示装置DSPの入力面ISは第3絶縁基板30の表面である。第3絶縁基板30は、液晶表示パネルPNLの外側に位置し、液晶表示パネルPNLの表示領域DA及び非表示領域NDAと対向している。
第3絶縁基板30には、周辺遮光層PLS及びシールド電極SHが形成されている。周辺遮光層PLSは、矩形枠状に形成され、非表示領域NDAと対向している。周辺遮光層PLSは、例えば黒色樹脂で形成されている。シールド電極SHは、非表示領域NDAと対向している。シールド電極SHのサイズは、周辺遮光層PLSのサイズより小さい。シールド電極SHは、複数のリード線L1,L2と周辺遮光層PLSとの間に位置している。この実施形態において、シールド電極SHは矩形枠状に形成されている。但し、シールド電極SHの形状は種々変形可能であり、複数のリード線L1,L2と対向する位置に形成されていればよい。シールド電極SHは、例えば、指とリード線L1,L2との間に生じる静電容量結合を防止することができる。
シールド電極SHは、フレキシブル配線基板FPC4等を介して制御部に接続され、制御部によって駆動が制御される。シールド電極SHの駆動を制御する制御部としては、制御モジュールCM又は駆動ICチップIC2を挙げることができる。制御部は、第1モードにおいて、第1書込み信号Vw1と同一波形を有する電位調整信号Vbを第1書込み信号Vw1と同期してシールド電極SHに書込む。
ここで、シールド電極SHの駆動の例を説明する。
図19に示すように、制御部は、第1センシング期間Ps1に、検出電極Rx及びリード線L1,L2に書込む第1書込み信号Vw1と同一の信号である電位調整信号Vbを第1書込み信号Vw1と同期してシールド電極SHに書込んでいる。なお、第1書込み信号Vw1と電位調整信号Vbとは、位相、ローレベルの電位、ハイレベルの電位及び周期に関して同一のパルス信号である。
図19に示すように、制御部は、第1センシング期間Ps1に、検出電極Rx及びリード線L1,L2に書込む第1書込み信号Vw1と同一の信号である電位調整信号Vbを第1書込み信号Vw1と同期してシールド電極SHに書込んでいる。なお、第1書込み信号Vw1と電位調整信号Vbとは、位相、ローレベルの電位、ハイレベルの電位及び周期に関して同一のパルス信号である。
上記のことから、リード線L1,L2とシールド電極SHとの間に形成される寄生容量が除去される期間(Ps1)を設けることができるため、センサSEを第1モードにて一層良好に駆動することができ、第1入力位置情報を検出する精度のさらなる向上を図ることができる。なお、シールド電極SHに電位調整信号Vbを書込む際、共通電極CEに上記電位調整信号Vaを書込んでもよい。これにより、さらに、第1入力位置情報を検出する精度の向上を図ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、制御部は、表示動作期間Pdに、共通電極CEと画素電極PEとの間に電圧を印加させ、第1モードに切替えて検出電極Rxの駆動を制御してもよい。この場合、第1モードにおいて、パルス信号である第1書込み信号Vw1のローレベルの電位は、共通電極CEの電位(コモン電圧Vcom)と同一であってもよい。これにより、検出電極Rxと共通電極CEとの間に形成される寄生容量(負荷容量)の低減を図ることができる。
上記第1電極R1及び第2電極R2の形状は、三角形状や帯状に限定されるものではなく、種々変形可能である。第1電極R1は、検出電極Rxが延在する第1方向の前方より後方に大きな面積を有していればよい。第2電極R2は、検出電極Rxが延在する第1方向の後方より前方に大きな面積を有していればよい。
言い換えると、上記検出電極Rxの第1電極R1及び第2電極R2は、それぞれ第1方向に応じてその幅に勾配を有し、第1電極R1の幅の勾配と第2電極R2の幅の勾配とが逆の傾向にあればよい。
言い換えると、上記検出電極Rxの第1電極R1及び第2電極R2は、それぞれ第1方向に応じてその幅に勾配を有し、第1電極R1の幅の勾配と第2電極R2の幅の勾配とが逆の傾向にあればよい。
制御部が第1モード(セルフ検出モード)及び第2モード(ミューチャル検出モード)の一方に切替える際、第1モード及び第2モードに交互に切替えたり、どちらか複数回毎に第1モード及び第2モードに切替えたり、してもよい。第1モード及び第2モードで得たデータを補間することにより、タッチのレポートレートを向上させることができる。
上述した実施形態では、表示装置として、液晶表示装置を例に開示した。しかし、上述した実施形態は、有機EL(electroluminescent)表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパ型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置に適用可能である。また、上述した実施形態は、中小型の表示装置から大型の表示装置まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
以下に、本願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有する、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。
[C2]前記第1電極は、前記第1方向の前方に突出した先端部を有し、三角形状に形成され、
前記第2電極は、前記第1方向の後方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている、[C1]に記載のセンサ付き表示装置。
[C3]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは前記検出電極のうちの前記第1方向に応じてその幅に勾配を有し、前記第1電極の幅の勾配と前記第2電極の幅の勾配は逆の傾向である、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。
[C4]前記第1電極は及び前記第2電極は、点対称に配置された三角形状の電極である、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C5]前記共通電極は、それぞれ前記第2方向に延在し分断された複数の分割電極を有する、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C6]前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記複数の検出電極のうち前記第2方向に連続して位置した2個以上の検出電極から読取った2以上の第1読取り信号と2以上の第2読取り信号とをそれぞれ1つの信号に束ねる、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C7]前記第1書込み信号は、パルス信号であり、
前記第1モードにおいて、前記パルス信号のローレベルの電位は、前記共通電極の電位と同一である、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C8]前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記共通電極に書込む、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C9]前記表示パネルの外側に位置し前記表示パネルの表示領域及び前記表示領域の外側の非表示領域に対向した絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向し前記制御部によって駆動が制御されるシールド電極と、をさらに備え、
前記センサは、前記第1電極及び第2電極に接続され前記非表示領域と対向した複数のリード線をさらに有し、
前記制御部は、前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記シールド電極に書込む、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C10]前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向した周辺遮光層をさらに備え、
前記シールド電極は、前記複数のリード線と前記周辺遮光層との間に位置している、[C9]に記載のセンサ付き表示装置。
[C11]前記表示パネルは画素電極をさらに有し、
前記制御部は、表示動作期間に、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加させ、前記第1モードに切替えて前記検出電極の駆動を制御する、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C12]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極と複数のリード線とを有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有し、前記複数のリード線は前記第1電極及び第2電極に一対一で接続された、前記センサと、を備える、センサ付き表示装置。
[C1]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有する、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。
[C2]前記第1電極は、前記第1方向の前方に突出した先端部を有し、三角形状に形成され、
前記第2電極は、前記第1方向の後方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている、[C1]に記載のセンサ付き表示装置。
[C3]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは前記検出電極のうちの前記第1方向に応じてその幅に勾配を有し、前記第1電極の幅の勾配と前記第2電極の幅の勾配は逆の傾向である、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。
[C4]前記第1電極は及び前記第2電極は、点対称に配置された三角形状の電極である、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C5]前記共通電極は、それぞれ前記第2方向に延在し分断された複数の分割電極を有する、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C6]前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記複数の検出電極のうち前記第2方向に連続して位置した2個以上の検出電極から読取った2以上の第1読取り信号と2以上の第2読取り信号とをそれぞれ1つの信号に束ねる、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C7]前記第1書込み信号は、パルス信号であり、
前記第1モードにおいて、前記パルス信号のローレベルの電位は、前記共通電極の電位と同一である、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C8]前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記共通電極に書込む、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C9]前記表示パネルの外側に位置し前記表示パネルの表示領域及び前記表示領域の外側の非表示領域に対向した絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向し前記制御部によって駆動が制御されるシールド電極と、をさらに備え、
前記センサは、前記第1電極及び第2電極に接続され前記非表示領域と対向した複数のリード線をさらに有し、
前記制御部は、前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記シールド電極に書込む、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C10]前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向した周辺遮光層をさらに備え、
前記シールド電極は、前記複数のリード線と前記周辺遮光層との間に位置している、[C9]に記載のセンサ付き表示装置。
[C11]前記表示パネルは画素電極をさらに有し、
前記制御部は、表示動作期間に、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加させ、前記第1モードに切替えて前記検出電極の駆動を制御する、[C1]又は[C3]に記載のセンサ付き表示装置。
[C12]共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極と複数のリード線とを有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有し、前記複数のリード線は前記第1電極及び第2電極に一対一で接続された、前記センサと、を備える、センサ付き表示装置。
DSP…液晶表示装置、PNL…液晶表示パネル、SUB1…第1基板、10…第1絶縁基板、PX…画素、CE…共通電極、C1…分割電極、PE…画素電極、SUB2…第2基板、20…第2絶縁基板、LQ…液晶層、SE…センサ、Rx…検出電極、R1…第1電極、R2…第2電極、L1,L2…リード線、DR…ダミー電極、PLS…周辺遮光層、SH…シールド電極、IC1,IC2…駆動ICチップ、CM…制御モジュール、DA…表示領域、NDA…非表示領域、X…行方向、Y…列方向。
Claims (12)
- 共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有する、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。 - 前記第1電極は、前記第1方向の前方に突出した先端部を有し、三角形状に形成され、
前記第2電極は、前記第1方向の後方に突出した先端部を有し、三角形状に形成されている、請求項1に記載のセンサ付き表示装置。 - 共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極を有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは前記検出電極のうちの前記第1方向に応じてその幅に勾配を有し、前記第1電極の幅の勾配と前記第2電極の幅の勾配は逆の傾向である、前記センサと、
第1モード及び第2モードの一方に切替えて前記共通電極及び複数の検出電極の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1モードにおいて、各々の前記検出電極の前記第1電極及び第2電極に第1書込み信号を書込み、前記第1電極から前記第1書込み信号の変化を示す第1読取り信号を読取り、前記第2電極から前記第1書込み信号の変化を示す第2読取り信号を読取り、
前記第2モードにおいて、前記共通電極に第2書込み信号を書込み、それぞれ前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第1電極との間と前記共通電極と各々の前記検出電極の前記第2電極との間とにセンサ信号を発生させ、前記複数の検出電極のうちの少なくとも1個の検出電極の前記第1電極から前記センサ信号の変化を示す第3読取り信号を読取り、前記少なくとも1個の検出電極の前記第2電極から前記センサ信号の変化を示す第4読取り信号を読取り、同一の前記検出電極から読取った前記第3読取り信号及び第4読取り信号を1つの信号に束ねる、センサ付き表示装置。 - 前記第1電極は及び前記第2電極は、点対称に配置された三角形状の電極である、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。
- 前記共通電極は、それぞれ前記第2方向に延在し分断された複数の分割電極を有する、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。
- 前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記複数の検出電極のうち前記第2方向に連続して位置した2個以上の検出電極から読取った2以上の第1読取り信号と2以上の第2読取り信号とをそれぞれ1つの信号に束ねる、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記第1書込み信号は、パルス信号であり、
前記第1モードにおいて、前記パルス信号のローレベルの電位は、前記共通電極の電位と同一である、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記制御部は、
前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記共通電極に書込む、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記表示パネルの外側に位置し前記表示パネルの表示領域及び前記表示領域の外側の非表示領域に対向した絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向し前記制御部によって駆動が制御されるシールド電極と、をさらに備え、
前記センサは、前記第1電極及び第2電極に接続され前記非表示領域と対向した複数のリード線をさらに有し、
前記制御部は、前記第1モードにおいて、前記第1書込み信号と同一波形を有する電位調整信号を前記第1書込み信号と同期して前記シールド電極に書込む、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記絶縁基板に設けられ前記非表示領域と対向した周辺遮光層をさらに備え、
前記シールド電極は、前記複数のリード線と前記周辺遮光層との間に位置している、請求項9に記載のセンサ付き表示装置。 - 前記表示パネルは画素電極をさらに有し、
前記制御部は、表示動作期間に、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加させ、前記第1モードに切替えて前記検出電極の駆動を制御する、請求項1又は請求項3に記載のセンサ付き表示装置。 - 共通電極を有する表示パネルと、
それぞれ第1方向に延在し前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数の検出電極と複数のリード線とを有するセンサであって、各々の前記検出電極はそれぞれ前記共通電極と対向し分断され前記第1方向に延在した第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の前方より後方に大きな面積を有し、前記第2電極は前記検出電極のうちの前記第1方向の後方より前方に大きな面積を有し、前記複数のリード線は前記第1電極及び第2電極に一対一で接続された、前記センサと、を備える、センサ付き表示装置。
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