JP2017107253A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】タッチパネルの表示領域に重なる領域及びその外側の領域の双方において、それぞれ対象物を検知するのに適切な検出特性を有する表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置10は、表示パネル1とタッチパネル2を備える。タッチパネル2は、表示領域AAと重なる第1領域R1と、第1領域の外側の第2領域R2とを有する。第1電極4、6及び第2電極5、7の材料、第1電極4、6間又は第2電極5、7間の間隔、第1電極4、6又は第2電極5、7の形状、第1電極4、6及び第2電極5、7が接続される制御部、もしくは、第1電極4、6又は第2電極5、7に接続される引き出し配線の配置位置、のうち少なくとも1つを、第1領域R1と第2領域R2との間で異ならせる。
【選択図】図1
【解決手段】表示装置10は、表示パネル1とタッチパネル2を備える。タッチパネル2は、表示領域AAと重なる第1領域R1と、第1領域の外側の第2領域R2とを有する。第1電極4、6及び第2電極5、7の材料、第1電極4、6間又は第2電極5、7間の間隔、第1電極4、6又は第2電極5、7の形状、第1電極4、6及び第2電極5、7が接続される制御部、もしくは、第1電極4、6又は第2電極5、7に接続される引き出し配線の配置位置、のうち少なくとも1つを、第1領域R1と第2領域R2との間で異ならせる。
【選択図】図1
Description
本願開示は、タッチパネルを有する表示装置において対象物の接触又は接近を検知する技術に関する。
スマートフォンやタブレット等の表示装置にはタッチパネルが設けられる。例えば、下記特許文献1には、パネルに設けられた一対の電極に指が接近した際の電極間の電界変化を検出することで、指の位置を検出する技術が開示されている。タッチパネルは、画像を表示する表示領域を有する表示パネルに重ねて設けられることが多い。
本願発明者らは、タッチパネルの表示領域と重なる領域に加えて、表示領域の外側の領域、例えば、額縁領域においても対象物を検出できるタッチパネルを開発している。従来、表示領域に重なる領域及びその外側の領域の双方に適した検出精度、感度等の検出特性を実現するための仕組みはなかった。そこで、本願は、タッチパネルの表示領域に重なる領域及びその外側の領域の双方に適した検出特性を実現するための技術を開示する。
本願開示の表示装置は、画像を表示する表示領域を有する表示パネルと、前記表示パネルに重畳して設けられる複数の第1電極及び複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の容量を検出することにより、対象物の接触又は接近を検知する制御部とを有するタッチパネルと、を備える。前記タッチパネルは、前記表示領域と重なる第1領域と、前記第1領域の外側の第2領域とを有する。前記第1電極及び前記第2電極の材料、前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔、前記第1電極又は前記第2電極の形状、前記第1電極及び前記第2電極が接続される制御部、もしくは、前記第1電極又は前記第2電極に接続される引き出し配線の配置位置、のうち少なくとも1つが、前記第1領域と前記第2領域との間で異なっている。
本願開示によれば、タッチパネルの表示領域に重なる領域及びその外側の領域の双方において、それぞれ対象物を検知するのに適切な検出特性を有する表示装置が実現できる。
本発明の一実施形態における表示装置は、画像を表示する表示領域を有する表示パネルと、前記表示パネルに重畳して設けられる複数の第1電極及び複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の容量を検出することにより、対象物の接触又は接近を検知する制御部とを有するタッチパネルと、を備える。前記タッチパネルは、前記表示領域と重なる第1領域と、前記第1領域の外側の第2領域とを有する。前記第1電極及び前記第2電極の材料、前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔、前記第1電極又は前記第2電極の形状、前記第1電極及び前記第2電極が接続される制御部、もしくは、前記第1電極又は前記第2電極に接続される引き出し配線の配置位置、のうち少なくとも1つが、前記第1領域と前記第2領域との間で異なっている。
上記構成により、第1領域と第2領域の間で、対象物の検出に用いられる電極の構成を異ならせることができる。そのため、第1領域の検出特性と第2領域の検出特性は異なる構成となる。そのため、タッチパネルの表示領域に重なる第1領域及びその外側の第2領域のそれぞれにおいて、対象物の検知に適した検出特性を実現することができる。
上記構成において、前記第2領域における前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔は、前記第1領域における前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔より小さくすることができる。これにより、第2領域の検出精度を第1領域より高くすることができる。
前記タッチパネルは、前記表示領域を覆う透明カバーを有し、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極により、前記透明カバーの縁における前記対象物の接触又は接近を検知する構成とすることができる。これにより、表示領域における対象物の検出精度と、表示領域の外側の透明カバーの縁における対象物の検出精度を異ならせることができる。そのため、透明カバーの表示領域に重なる部分及び、透明カバーの縁の双方において、それぞれ、対象物の検出に適した検出特性を実現することができる。
前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極は、透明導電体であり、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極は、金属導電体である構成とすることができる。これにより、第2領域における第1電極及び第2電極の抵抗を、第1領域における第1電極及び第2電極の抵抗より小さくすることができる。そのため、第2領域における検出性能をより向上させることができる。
前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極と、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極とは、異なる層に形成されてもよい。これにより、第1領域及び第2領域それぞれにおける第1電極及び第2電極の設計自由度を高めることができる。
前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極が設けられる面と、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極が設けられる面は、いずれも、前記表示パネルの表示面に平行とすることできる。これにより、第1領域の第1電極及び第2電極も、第2領域の第1電極及び第2電極を同一面上または平行な面上に形成するので、電極形成工程が複雑になりにくい。そのため、第1領域と第2領域とで検出性能を異ならせるのが容易になる。
前記表示パネルは、前記タッチパネルの前記第1領域に対応する第1表示領域と、前記タッチパネルの前記第2領域に対応する第2表示領域とを有してもよい。この場合、前記表示装置は、前記タッチパネルの前記第1領域において検出された対象物の位置に基づいて、前記第1表示領域に表示する画像を生成する第1画像生成部と、前記タッチパネルの前記第2領域において検出された対象物の位置に基づいて、前記第2表示領域に表示する画像を生成する第1画像生成部と、さらに備えることができる。これにより、第1表示領域の表示とは独立して、第2表示領域に表示を制御することができる。
前記第1領域の前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一部は、前記第2領域の前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一部と接続されている構成とすることができる。これにより、第1領域と第2領域で、対象物を検出するための電極の少なくとも一部を共有することができる。そのため、タッチパネルの部材を少なくすることができる。また、第1領域及び第2領域に跨る一連の対象物の動作を検出しやすくなる。
上記の表示装置を備えた各種電子機器も、本発明の実施形態に含まれる。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
<実施形態1>
(タッチパネルの構成例)
図1は、実施形態1における表示装置10の構成の一例を示す断面図である。図2は、図1のタッチパネル2の矢印IIの方向から見た構成の一例を示す平面図である。
(タッチパネルの構成例)
図1は、実施形態1における表示装置10の構成の一例を示す断面図である。図2は、図1のタッチパネル2の矢印IIの方向から見た構成の一例を示す平面図である。
図1に示す例では、表示装置10は、表示パネル1と、表示パネル1に重畳して設けられるタッチパネル2を備える。表示パネル1は、画像が表示される表示領域AAを有する。表示領域AAは、画像を表示するための画素が配置される領域である。表示パネル1の形態は、特に限定されないが、例えば、液晶パネルとすることができる。液晶パネルは、アクティブマトリクス基板、対向基板、及びアクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられる液晶層を備える。
タッチパネル2は、表示領域AAを覆うように表示パネル1に重畳して設けられる。表示領域AAの画素から出た光は、タッチパネル2を透過してタッチパネル2の表面から出射される。図1に示す例では、表示パネル1とタッチパネル2との間にエアギャップが設けられる。
タッチパネル2は、透明基板2b、第1電極4、6、第2電極5、7、及び、透明カバー2aを備える。第1電極4、6及び第2電極5、7は、透明基板2bに設けられる。透明カバー2aは、第1電極4、6及び第2電極5、7を覆うように設けられる。タッチパネル2は、これらの第1電極と第2電極との間の容量を検出することにより、指又はペン等の対象物の接触又は接近を検知する。
タッチパネル2において表示領域AAに重なる領域R1(第1領域の一例)における第1電極4及び第2電極5の材料と、領域R1の外側の領域R2(第2領域の一例)における第1電極6及び第2電極7の材料は異なっている。例えば、領域R2における第1電極6及び第2電極7の電気抵抗は、領域R1における第1電極4及び第2電極5の電気抵抗より低くなるように、第1電極4、6及び第2電極5、7の材料を選択することができる。このように、領域R1における第1電極4及び第2電極5の電気特性を、領域R2における第1電極6及び第2電極7と異ならせることによって、領域R1と領域R2とで、対象物の検出特性を異ならせることができる。
図2に示す例では、タッチパネル2は、表示領域AAに重なる領域R1において、第1の方向(本例では図面の縦方向)に延びる複数の第1電極4(4−1〜4−4)と、領域R1において上記第1の方向とは異なる第2の方向(本例では図面の横方向)に延びる複数の第2電極5(5−1〜5−6)が配置される。第1電極4と第2電極5とは、電気的に接続されておらず、絶縁されている。
各第1電極4は、第1の方向に並ぶ複数の第1電極パッド4aと、隣り合う第1電極パッド4a間を接続する第1接続線4bで構成される。各第2電極5も、上記第1の方向と垂直な方向に並ぶ複数の第2電極パッド5aと、隣り合う第2電極パッド5a間を接続する第2接続線5bで構成される。第1電極パッド4aと第2電極パッド5aは互いに隣り合うように配置される。
領域R1の左右の領域R2にも、第1の方向に延びる第1電極6と、上記第1の方向とは異なる第2の方向に延びる複数の第2電極7(7−1〜7−2)が配置される。領域R2における各第1電極6は、上記第1の方向に並ぶ複数の第1電極パッド6aと、隣り合う第1電極パッド6a間を接続する第1接続線6bで構成される。各第2電極7も、上記第2の方向に並ぶ複数の第2電極パッド7aと、隣り合う第2電極パッド7a間を接続する第2接続線7bで構成される。第1電極パッド6aと第2電極パッド7aは互いに隣り合うように配置される。なお、第1電極6と第2電極7とは、電気的に接続されておらず、絶縁されている。また、領域R1の第2電極5と領域R2の第2電極7とは、互いに接続されず、絶縁されている。例えば、平面視で第1電極6と第2電極7が重なる部分、すなわち、第1電極6と第2電極7の交点において、第1電極6と第2電極7との間に絶縁層が設けられる。
図2に示す例では、複数の矩形の電極パッド4a、5a、6a、7aが行と列を有するマトリクス状に配置される。表示画面の縦方向、すなわち垂直方向に並んで配置される複数の第1電極パッド4a、6aが列を構成する。表示画面の横方向、すなわち水平方向に並んで配置される複数の第2電極パッド5a、7aが行を構成する。各列の第1電極4、6は、第1引き出し配線4c、6cを介して、TPコントローラ11(Touch panel controller)に接続される。各行の第2電極5、7は、第2引き出し配線5c、7cを介して、TPコントローラ11に接続される。また、第1引き出し配線4c、6c及び第2引き出し配線5c、7cは、領域R1及び領域R2の外側の配線領域Hに配置される。
TPコントローラ11は、第1電極4、6及び第2電極5、7の電圧信号を制御することにより、隣り合う第1電極4、6と第2電極5、7との間の容量変化を検出する。TPコントローラ11は、検出した容量変化に基づいて、タッチパネル2へ接近または接触する対象物の位置を特定することができる。TPコントローラ11は、第1電極と第2電極との間の容量に基づいて、対象物の接触又は接近を検知する制御部の一例である。TPコントローラは、例えば、タッチパネル2上、又は、タッチパネル2に接続されるFPC(図示せず)上に設けられる半導体チップ(図示せず)で構成することができる。
一例として、領域R1の第1電極4及び第2電極5は、ITO等の透明導電体で形成することができる。領域R2の第1電極6及び第2電極7は、透明導電体の抵抗より低い抵抗を持つAl、Co、Mo等の金属で形成することができる。このように、領域R2の第1電極6及び第2電極7に低抵抗配線を用いることで、領域R2における電極を通る信号のノイズ成分を少なくすることができる。そのため、領域R2において、高性能な対象物の検出が可能になる。例えば、領域R2において、領域R1よりも高精度又は高感度な検出が可能になる。あるいは、領域R2において、ホバー(hover)検出が可能な構成とすることもできる。ホバー検出では、タッチパネル2に接触せず近接する対象物の位置が検出される。
図1及び図2に示した第1電極4、6及び第2電極5、7の構成は一例であり、第1電極及び第2電極の構成は、上記例に限定されない。例えば、上記構成において、領域R1の第1電極4間又は第2電極5間の間隔と、領域R2の第1電極6間又は第2電極7の間隔とが異なっていてもよい。また、領域R1の第1電極4又は第2電極5の形状と、領域R2の第1電極6又は第2電極7の形状とが異なっていてもよい。また、領域R1の引き出し配線5cの引き出し方向と領域R2の引き出し配線7cの引き出し方向が異なっていてもよい。また、領域R1の第1電極4及び第2電極5の接続先のTPコントローラ11と領域R2の1電極6及び第2電極7の接続先のTPコントローラ11が異なっていてもよい。また、第1電極及び第2電極の数は、図1及び図2に限定されない。
(動作例)
図2に示すタッチパネル2は、静電容量方式を用いるものである。例えば、隣り合う第1電極パッド4aと、第2電極パッド5aに対して指又はペン等の対象物が接近又は接触すると、この第1電極パッド4aと、第2電極パッド5aとの間の容量が変化する。この容量の変化を検出することにより、対象物の接近又は接触を検知することができる。タッチパネル2は、領域R1の第1電極4と第2電極5の間の容量を検出することにより、領域R1に対する対象物の接触又は接近を検知する。また、タッチパネル2は、領域R2の第1電極6と第2電極7の間の容量を検出することにより、領域R2に対する対象物の接触又は接近を検知する。
図2に示すタッチパネル2は、静電容量方式を用いるものである。例えば、隣り合う第1電極パッド4aと、第2電極パッド5aに対して指又はペン等の対象物が接近又は接触すると、この第1電極パッド4aと、第2電極パッド5aとの間の容量が変化する。この容量の変化を検出することにより、対象物の接近又は接触を検知することができる。タッチパネル2は、領域R1の第1電極4と第2電極5の間の容量を検出することにより、領域R1に対する対象物の接触又は接近を検知する。また、タッチパネル2は、領域R2の第1電極6と第2電極7の間の容量を検出することにより、領域R2に対する対象物の接触又は接近を検知する。
例えば、領域R1において、第1電極4及び第2電極5のうち一方を駆動電圧が印加される駆動電極に、他方を、容量値を検出するための検出電極にすることができる。同様に、領域R2においても、第1電極6及び第2電極7のうち一方を駆動電極に、他方を検出電極にすることができる。なお、駆動電極は、ドライブライン又は送信ラインと称してもよい。検出電極は、センスライン又は受信ラインと称してもよい。
TPコントローラ11は、第2電極5、7へ駆動信号を入力し、第1電極4、6から応答信号を受信することで、第1電極4、6と第2電極5、7との間の容量の値を得ることができる。この容量の値として、例えば、第1電極4、6と第2電極5、7との交点(ノード)それぞれに対応する値を得ることができる。
図3は、図2のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図3において、上部のDL1(AA)、DL2(AA)、DL3(AA)、…DL6(AA)は、表示領域AAに重なる領域R1における第2電極5−1、5−2、5−3、…、5−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。下部のDL1(Edge)、DL2(Edge)、DL3(Edge)、…、DL6(Edge)は、領域R2における第2電極7−1、7−2、7−3、…、7−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。
図3に示す例では、領域R1では、駆動電極である第2電極5−1、5−2、5−3、…5−6に対して、順次、パルスが、周期T1dで、予め決められた回数すなわちN1回(本例ではN1=2)ずつ印加される。この回数N1は、例えば、積分回数と称することもできる。第2電極5−1のパルスに同期して、第2電極5−1と交差する複数の第1電極4−1〜4−4それぞれの電圧信号がTPコントローラ11で検出される。例えば、DL1(AA)において1つのパルスが印加されると、このパルスにより生じた第2電極5−1と第1電極4−1との間の容量に対応する電荷がTPコントローラ11の蓄積容量へ転送され、保持される。この電荷転送及び保持動作が、N1回(本例ではN1=2)、繰り返される。その後、TPコントローラ11は、N1回のパルスにより蓄積容量に蓄積された電荷による電圧を測定する。測定値を用いて、第2電極5−1と第1電極4−1間の交点に対応する位置における対象物の有無、又は容量の値を判断することができる。この場合、積分回数N1は、1本の駆動電極における1回の測定で駆動電極に印加されるパルスの数となる。すなわち、1回の測定の際に駆動電極(第2電極5、7)に入力する駆動信号のパルスの回数が積分回数となる。
領域R2では、駆動電極である第2電極7−1、7−2、7−3、…7−6に対して、順次、パルスが、周期T2dで、予め決められた回数すなわちN2回(本例ではN2=4)ずつ印加される。すなわち、領域R2における駆動電極に入力される駆動信号のパルスの数、すなわち、積分回数N2は、領域R1における積分回数N1とは異なっている。また、領域R2における駆動信号のパルスの周期T2dも、領域R1における駆動信号のパルスの周期T1dと異なっている。
なお、本例では、領域R1における複数の第2電極5−1〜5−6を駆動させるのに要する時間、すなわち、1フレーム分の動作時間T1fと、領域R2における複数の第2電極7−1〜7−6を駆動させるのに要する時間、すなわち1フレーム分の動作時間T2fは同じである。ここで、動作時間は、所定の領域R1又は領域R2を走査するのに要するセンシング時間ということもできる。
本実施形態では、領域R2の第1電極6及び第2電極7の抵抗が、領域R1の第1電極4及び第2電極5より抵抗より低い。また、領域R2の第1電極6と第2電極7との交点が領域R1の第1電極4と第2電極5との交点より少ない。そのため、領域R2の交点容量が領域R1の交点容量より小さくなる。その結果、領域R2のトータルの負荷容量は、領域R1のトータルの負荷容量より小さくなる。これにより、領域R2の積分回数N2を領域R1の積分回数N1より多くすることが容易になる。例えば、積分回数をn倍(nは自然数)にすることにより、ノイズを、1/√N倍にすることができる。その結果、S/N比が向上し、タッチパネルの感度向上、又は、ホバー検出性能の向上が可能になる。
このように、領域R2において、各第2電極7へ入力される駆動信号のパルスの回数と、領域R1における各第2電極5へ入力される駆動信号のパルスの回数を異ならせることができる。これにより、領域R1及び領域R2それぞれにおいて求められるS/N比、感度、ホバー検出性能等の性能に応じた適切な駆動が可能になる。
(駆動の変形例)
図4は、図2のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の他の例を示す図である。図4に示す例では、領域R1における各第2電極5に入力される駆動信号のパルスの周期T1dより、領域R2における各第2電極7に入力される駆動信号のパルスの周期T2dの方が短くなっている。領域R1の駆動信号のパルスの回数N1すなわち積分回数N1は、領域R2の駆動信号の積分回数N2と同じである(本例では、N1=N2=2)。これにより、領域R2の1フレーム分の動作時間T2fは、領域R1の1フレーム分の動作時間T1fより短くなっている。
図4は、図2のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の他の例を示す図である。図4に示す例では、領域R1における各第2電極5に入力される駆動信号のパルスの周期T1dより、領域R2における各第2電極7に入力される駆動信号のパルスの周期T2dの方が短くなっている。領域R1の駆動信号のパルスの回数N1すなわち積分回数N1は、領域R2の駆動信号の積分回数N2と同じである(本例では、N1=N2=2)。これにより、領域R2の1フレーム分の動作時間T2fは、領域R1の1フレーム分の動作時間T1fより短くなっている。
図2に示す構成では、上述のように、領域R2のトータルの負荷容量は、領域R1のトータルの負荷容量より小さくなる。そのため、領域R2の動作時間T2fを短くすることが容易になる。例えば、領域R2の動作時間を1/n倍(nは自然数)に高速化することにより、領域R2におけるタッチパネルのレポートレートを約n倍に高速化できる。そのため、領域R2において、例えば、タッチパネルの高速動作、指の動きに対する高い追従性、又は、高精度化等を実現することができる。
上記の図3に示した例では、領域R1と領域R2とで、積分回数及び周期が異なっている。領域R1と領域R2とで、1フレーム分の動作時間は同じである。これに対して、図4に示す例では、領域R1と領域R2とで、パルスの回数は同じであるが、パルスの周期が異なっている。そのため、領域R1と領域R2とで、1フレーム分の駆動電極の走査に要する動作時間が異なっている。これらの例では、いずれも、領域R2における駆動電極へ入力される駆動信号と、領域R1における駆動電極に入力される駆動信号が異なっている。これにより、領域R1及び領域R2それぞれにおいて求められる検出特性に応じた適切な駆動が可能になる。
図5は、タッチパネル2を含む表示装置10全体の処理の流れの例を示す図である。図5に示す例では、表示領域AAに対する対象物の接触又は接近を検出するためのタッチシグナルが、タッチパネル2の領域R1の第1電極4を介してTPコントローラ11へ送信される(S1)。また、表示領域AAの外側の額縁領域に対する対象物の接触又は接近を検出するためのタッチシグナルが、領域R2の第1電極6を介してTPコントローラ11へ送信される(S2)。
TPコントローラ11は、例えば、表示領域AAのタッチシグナル及び額縁領域のタッチシグナルを切り分けて、それぞれ独立して処理することができる。すなわち、TPコントローラ11で、領域R1からのタッチシグナルに基づいて、表示領域AAのタッチ入力データ(例えば、座標)を演算し、領域R2からのタッチシグナルに基づいて、額縁領域のタッチ入力データをそれぞれ演算することができる(S3)。この場合、領域R2の第1電極6及び第2電極7の抵抗が低いので、領域R2のタッチ入力データの精度を領域R2より高くすることができる。或は、領域R2におけるホバー高さ等も、TPコントローラ11で演算することもできる。
TPコントローラ11で演算されたタッチ入力データは、例えば、表示装置10が備えるコンピュータに出力される。表示装置10のコンピュータで実行させる端末OSやアプリケーションによる処理において、TPコントローラ11から出力されるタッチ入力データが使用される(S4)。ここで、タッチ入力データは、例えば、タッチした指の位置を示す座標を含むデータであってもよい。或は、動作の内容(例えば、タッチ、リリース等)と動作の位置を示す座標を含むデータであってもよい。或は、各座標の検出値を示すデータ(例えば、容量マップ等)をタッチ入力データとしてもよい。なお、TPコントローラ11から出力されたタッチ入力データを用いて、表示装置10のコンピュータが、ホバー高さ等を演算することもできる。
<実施形態2>
図6は、実施形態2における表示装置10の構成の一例を示す平面図である。図6に示す例では、第1電極6及び第2電極5、7の構成が、実施形態1とは異なっている。具体的には、表示領域AAと重なる領域R1の第1電極4間の間隔(ピッチ)は、領域R2の第1電極6間の間隔と異なっている。言い換えれば、領域R1における第1電極4と第2電極5との交点間の距離と、領域R2における第1電極6と第2電極7との交点間の距離とが異なっている。本例では、領域R2の第1電極6間の間隔が、領域R1の第1電極4間の間隔より狭くなっている。そのため、領域R2の第1電極4及び第2電極5の密度が、領域R1の第1電極6及び第2電極7の密度より高くなっている。
図6は、実施形態2における表示装置10の構成の一例を示す平面図である。図6に示す例では、第1電極6及び第2電極5、7の構成が、実施形態1とは異なっている。具体的には、表示領域AAと重なる領域R1の第1電極4間の間隔(ピッチ)は、領域R2の第1電極6間の間隔と異なっている。言い換えれば、領域R1における第1電極4と第2電極5との交点間の距離と、領域R2における第1電極6と第2電極7との交点間の距離とが異なっている。本例では、領域R2の第1電極6間の間隔が、領域R1の第1電極4間の間隔より狭くなっている。そのため、領域R2の第1電極4及び第2電極5の密度が、領域R1の第1電極6及び第2電極7の密度より高くなっている。
このように、表示領域AAに重なる領域R1と、その周辺の領域R2とで、電極の間隔を異ならせることで、領域R1におけるタッチパネルの検出精度と、領域R2におけるタッチパネルの検出精度とを異ならせることができる。例えば、第1配線のピッチが狭い領域R2においては、領域R1よりも高い精度で対象物の接触又は接近を検出することができる。
また、領域R1の第1電極4の形状と領域R2の第1電極6の形状は異なっている。領域R1の第2電極5の形状と領域R2の第2電極7の形状も異なっている。具体的には、領域R1の第1電極4及び第2電極5は、縦又は横の方向に並ぶ互いに接続された複数の矩形の電極パッドを含む。これに対して、領域R2の第1電極6は、縦方向に延びる線状の電極であり、領域R2の第2電極7は、横方向に延びる線状の電極で形成される。第1電極6と第2電極7とは絶縁層を介して互いに隔てられて配置される。
領域R1の第2電極5は、領域R2の第2電極7に接続されている。すなわち、領域R1の第2電極5は、領域R1の外側まで延びて領域R2において電極7を形成している。これにより、領域R1及びその外側の領域R2において、タッチパネルの電極を効率よく配置することができる。本例では、第2電極5、7は、駆動信号が入力される駆動電極である。この場合、領域R1の駆動電極と領域R2の駆動電極を同じ駆動信号で制御することができる。そのため、制御処理を単純にすることができる。なお、本例では、領域R1の全ての第2電極5が、それぞれ、領域R2の第2電極7に接続されているが、領域R1の複数の第2電極5のうち一部が、領域R2の第2電極7に接続されてもよい。
図6に示す例では、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔が異なっており、領域R1の第2電極5間の間隔と領域R2の第2電極7間の間隔は同じである。変形例としては、領域R1の第2電極5間の間隔と領域R2の第2電極7間の間隔が異なっており、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔は同じである構成としてもよい。或いは、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔が異なり、かつ、領域R1の第2電極5間の間隔と、領域R2の第2電極7間の間隔が異なる構成であってもよい(具体例については、実施形態3参照)。
図6に示す例では、領域R2の第1電極6及び第2電極7は線状(いわゆるラインパターン)であるが、これらは、領域R1の第1電極4及び第2電極5と同様に、1つの方向に並ぶ互いに接続された矩形の電極パッド(例えば、ダイヤパターンの電極パッド)で形成されてもよい。また、領域R1と領域R2との間で、第1電極又は第2電極の形状は同じで、間隔が異なる構成にすることもできる。
また、本実施形態は、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔が異なる構成であるが、例えば、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔は同じで、領域R1の第1電極4の形状と領域R2の第1電極6の形状が異なる構成とすることができる。
本実施形態では、領域R1の第1電極4及び第2電極5の材料は、領域R2の第1電極6及び第2電極7の材料を同じにすることができる。領域R1及び領域R2の第1電極4、6及び第2電極5、7として、例えば、ITO等の透明電極を用いることができる。これに対して、領域R1の第1電極4及び第2電極5の材料が、領域R2の第1電極6及び第2電極7の材料と異なってもよい。これにより、領域R1と領域R2の検出性能の差をより顕著にすることができる。また、領域R1の引き出し配線5cの引き出し方向と領域R2の引き出し配線7cの引き出し方向が異なっていてもよい。また、領域R1の第1電極4及び第2電極5の接続先のTPコントローラ11と領域R2の1電極6及び第2電極7の接続先のTPコントローラ11が異なっていてもよい。
(動作例)
図6に示す例では、駆動電極である第2電極5、7が領域R1と領域R2で繋がっている。すなわち、表示領域AAに対応する領域R1及び額縁領域に対応する領域R2の駆動電極は共通である。そのため、1本の第2電極に入力される駆動信号により、領域R1と領域R2の電界を制御することができる。
図6に示す例では、駆動電極である第2電極5、7が領域R1と領域R2で繋がっている。すなわち、表示領域AAに対応する領域R1及び額縁領域に対応する領域R2の駆動電極は共通である。そのため、1本の第2電極に入力される駆動信号により、領域R1と領域R2の電界を制御することができる。
図7は、図6のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図7において、DL1(AA&Edge)、DL2(AA&Edge)、DL3(AA&Edge)、…DL6(AA&Edge)は、表示領域AAに重なる領域R1及び領域R2双方に跨って形成される第2電極5−1&7−1、5−2&7−2、5−3&7−3、…、5−6&7−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。図7に示す例では、領域R1及び領域R2に形成された第2電極5−1&7−1、5−2&7−2、5−3&7−3、…、5−6&7−6に対して、順次、パルスが、周期Tdで、予め決められた回数すなわちN回(本例ではN=4)ずつ印加される。
このように、領域R1と領域R2には、共通の駆動信号が印加される。ここで、領域R2の第1電極6間の間隔は、領域R1の第1電極4間の間隔より小さい。そのため、領域R2では、横方向、すなわち、第1電極4、6が並ぶ方向におけるタッチパネルの解像度が領域R1より高くなる。
<実施形態3>
図8は、実施形態3における表示装置10の構成の一例を示す平面図である。図8に示す例では、第1電極6及び第2電極5、7の構成が、実施形態1及び実施形態2とは異なっている。具体的には、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔とが異なっており、さらに、領域R1の第2電極5間の間隔と領域R2の第2電極7間の間隔も異なっている。本例では、領域R2の第1電極6間の間隔が、領域R1の第1電極4間の間隔より狭くなっており、かつ、領域R2の第2電極7間の間隔も、領域R1の第2電極5間の間隔より狭くなっている。そのため、領域R2の電極の密度が、領域R1の電極の密度より高くなっている。例えば、第1電極間及び第2電極間の双方の間隔を、領域R1と領域R2とで異ならせることで、領域R1と領域R2との間の検出特性の差をより広げることができる。
図8は、実施形態3における表示装置10の構成の一例を示す平面図である。図8に示す例では、第1電極6及び第2電極5、7の構成が、実施形態1及び実施形態2とは異なっている。具体的には、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔とが異なっており、さらに、領域R1の第2電極5間の間隔と領域R2の第2電極7間の間隔も異なっている。本例では、領域R2の第1電極6間の間隔が、領域R1の第1電極4間の間隔より狭くなっており、かつ、領域R2の第2電極7間の間隔も、領域R1の第2電極5間の間隔より狭くなっている。そのため、領域R2の電極の密度が、領域R1の電極の密度より高くなっている。例えば、第1電極間及び第2電極間の双方の間隔を、領域R1と領域R2とで異ならせることで、領域R1と領域R2との間の検出特性の差をより広げることができる。
図8に示す例では、領域R1の第2電極5−1〜5−6は、それぞれ、領域R1の左右の辺から外側へ延びて、領域R2の第2電極7−2、7−4、7−6、7−8、7−10、7−12に接続される。領域R2において、領域R1の第2電極5−1〜5−6に接続された複数の第2電極7−2、7−4、7−6、7−8、7−10、7−12のそれぞれと隣り合う位置に、さらに第2電極7−1、7−3、7−5、7−7、7−9、7−11、7−13が配置される。領域R2では、領域R1の第2電極5に接続されていない第2電極7の間に、領域R1の第2電極5に接続された第2電極7が少なくとも1本配置される。このように、図8に示す例では、第2電極は、領域R2専用の電極と、領域R1と領域R2で共通の電極とを含んでいる。本例では、領域R1は、表示領域AAに対応し、領域R2は額縁領域に対応している。
図8に示す例では、領域R1及び領域R2のいずれにおいても、第1電極4、6それぞれは、ある1つの方向に並んだ複数の矩形の電極パッドを含む。具体的には、第1電極4、6は、y方向(縦方向)に並んで互いに接続された複数の第2電極を含み、第2電極5、7は、x方向(横方向)に並んで互いに接続された複数の電極パッドを含む。領域R1の第1電極4及び第2電極5の電極パッドと、領域R2の第1電極6及び第2電極7の電極パッドの大きさは異なっている。そのため、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔が異なり、かつ、領域R1の第2電極5間の間隔と領域R2の第2電極7間の間隔が異なっている。
具体的には、領域R2における第1電極6及び第2電極7の電極パッドの大きさ及びピッチは、領域R1の第1電極4及び第2電極5の電極パッドの大きさ及びピッチより小さくなっている。そのため、領域R2における第1電極6及び第2電極7の電極パッドの密度は、領域R1の第1電極4及び第2電極5の電極パッドの密度より高くなっている。これにより、領域R2の検出精度を領域R1より高くすることができる。例えば、領域R2において、対象物の動きを領域R1よりも細かく検出することが可能になる。
領域R2の第2電極7のうち領域R1の第2電極5に接続された第2電極7−2、7−4、…、7−12は、表示領域AAの第1の辺(図8では右辺)に沿って延びる引き出し配線7cを介して、TPコントローラ11へ接続される。領域R2の第2電極7のうち領域R1の第2電極5に接続されていない第2電極7−1、7−3、…、7−13は、表示領域AAの上記第1の辺に対向する第2の辺(図8では左辺)に沿って延びる引き出し配線7cを介して、TPコントローラ11へ接続される。
なお、表示領域AAの1辺(図8に示す例では左辺)に沿って並んだ、領域R1の第2電極5に接続されない領域R2の第2電極7−1、7−3、…7−13は、表示領域AAの上記1辺に対向する辺(本例では右辺)に沿って並んだ、領域R2の第2電極7−1、7−3、…7−13にそれぞれ接続されている。これらの表示領域AAを間に挟んで配置される第2電極は、領域R1における第1電極4及び第2電極5が設けられる層とは絶縁膜を介して隔てられた層の配線によって、互いに接続することができる。
なお、領域R1の第1電極4及び第2電極5の材料(例えば、ITO等)と、領域R2の第1電極6及び第2電極7の材料とは同じであってもよい。
(変形例)
図9は、領域R1と領域R2とで間隔が異なる第1電極及び第2電極の変形例を示す図である。図9は領域R1、領域R2及び配線領域Hの一部の電極構成例を示している。図9に示す例では、領域R1における第1電極4及び第2電極5の電極パッドの形状と、領域R2における第1電極6及び第2電極7の電極パッドの形状とは相似であるが、大きさが異なっている。
図9は、領域R1と領域R2とで間隔が異なる第1電極及び第2電極の変形例を示す図である。図9は領域R1、領域R2及び配線領域Hの一部の電極構成例を示している。図9に示す例では、領域R1における第1電極4及び第2電極5の電極パッドの形状と、領域R2における第1電極6及び第2電極7の電極パッドの形状とは相似であるが、大きさが異なっている。
(動作例)
図8又は図9に示す例では、領域R2の駆動電極である第2電極7−1〜7−13のうち一部(7−2、7−4、…7−12)が、領域R1の第2電極5−1〜5−6と繋がっている。すなわち、駆動電極の一部が領域R1と領域R2で共通となっている。
図8又は図9に示す例では、領域R2の駆動電極である第2電極7−1〜7−13のうち一部(7−2、7−4、…7−12)が、領域R1の第2電極5−1〜5−6と繋がっている。すなわち、駆動電極の一部が領域R1と領域R2で共通となっている。
図10は、図8のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図10において、DL1(Edge)、DL3(Edge)、…、DL13(Edge)は、領域R2に形成される第2電極7−1、7−3、…、7−13、すなわち額縁領域専用の駆動電極へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。DL2(AA&Edge)、DL4(AA&Edge)、…、DL12(AA&Edge)、は、領域R1及び領域R2双方に跨って形成される第2電極5−1&7−2、5−2&7−4、…、5−6&7−12、すなわち領域R1と領域R2で共通の駆動電極へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。
図10に示す例では、第2電極7−1、5−1&7−1、7−3、5−2&7−2、5−3&7−3、…、5−6&7−6、7−13に対して、順次、パルスが、周期Tdで、予め決められた回数すなわちN回(本例ではN=2)ずつ印加される。ここで、領域R2の第1電極6間の間隔は、領域R1の第1電極4間の間隔より小さく、かつ、領域R2の第2電極7間の間隔は、領域R1の第2電極5間の間隔より小さい。そのため、領域R2では、横方向及び縦方向、すなわち、第1電極6が並ぶ方向及び第2電極7が並ぶ方向の双方におけるタッチパネルの解像度が領域R1より高くなる。
なお、第1電極及び第2電極の構成は、上記例に限定されない。例えば、上記構成において、第1電極4、6又は第2電極5、7の材料、引き出し配線4c、6c、7cの引き出し方向、若しくは、第1電極4、6及び第2電極5,7の接続先のTPコントローラ11のうち、少なくとも1つを、領域R1と領域R2で異ならせることもできる。
<実施形態4>
図11は、実施形態4における表示装置10の構成の一例を示す図である。図11に示す例では、第1電極4、6及び第2電極5、7の構成、並びに、TPコントローラの構成が、実施形態1〜3とは異なっている。図11に示す例では、領域R1の第2電極5の引き出し配線5cの配置位置と、領域R2の第2電極7の引き出し配線7cの配置位置が異なっている。本実施形態では、領域R2は、図11に示す領域R21及び領域R22の総称とする。
図11は、実施形態4における表示装置10の構成の一例を示す図である。図11に示す例では、第1電極4、6及び第2電極5、7の構成、並びに、TPコントローラの構成が、実施形態1〜3とは異なっている。図11に示す例では、領域R1の第2電極5の引き出し配線5cの配置位置と、領域R2の第2電極7の引き出し配線7cの配置位置が異なっている。本実施形態では、領域R2は、図11に示す領域R21及び領域R22の総称とする。
具体的には、領域R1の第2電極5は、第2電極5が形成される領域の左右に配置された引き出し配線5cを介して、領域R1の下に配置された第1のTPコントローラ11aに接続される。これに対して、領域R1の左の領域R21では、領域R21の第2電極7が形成される領域の右に配置された引き出し配線7cを介して、第2のTPコントローラ11bへ接続される。領域R1の右の領域R22では、領域R22の第2電極7が形成される領域の左に配置された引き出し配線7cを介して、第2のTPコントローラ11bへ接続される。すなわち、図11に示す例では、領域R1の引き出し配線5cは、タッチパネル2の内側から外側へ向かう方向に第2配線5から引き出される。領域R21及び領域R22の引き出し配線7cは、タッチパネル2の外側から内側へ向かう方向に第2配線7から引き出される。領域R1と領域R2とでは、第2電極から引き出し配線を引き出す向きが異なっている。
このように、領域R1と領域R2とで引き出し配線の配置位置を異ならせることで、領域R1及び領域R2のそれぞれに適した検出性能を得るための電極の配置が容易になる。例えば、図11の例では、領域R2においては、タッチパネル2の左右の端部に沿う位置に第1電極6及び第2電極7が配置され、その内側に第2電極7の引き出し配線7cが配置される。すなわち、領域R1と領域R2の間に、第2電極5、7とTPコントローラ11a、11bとを繋ぐ引き出し配線5c、7cが配置される。これにより、タッチパネル2の端部に近い位置に第1電極6及び第2電極7が設けられるため、表示装置10のエッジにおける対象物の検出性能をより高めることができる。
また、領域R1の第1電極4及び第2電極5が接続されるTPコントローラ11aと、領域R2の第1電極6及び第2電極7が接続されるTPコントローラ11bとが異なっている。すなわち、領域R1における第1電極4及び第2電極5の信号を制御して領域R1における対象物を検出する第1のTPコントローラ11aと、領域R2における第1電極6及び第2電極7の信号を制御して領域R2における対象物を検出する第2のTPコントローラ11bが、それぞれ、設けられる。第1のTPコントローラ11aと第2のTPコントローラ11bは、例えば、それぞれ、別々の半導体チップで形成することができる。
或いは、第1のTPコントローラ11aと第2のTPコントローラ11bは、例えば、同一の半導体チップで形成し、それぞれ、独立した駆動を可能にするシステム構成としてもよい。
或いは、第1のTPコントローラ11aと第2のTPコントローラ11bは、例えば、同一の半導体チップで形成し、それぞれ、独立した駆動を可能にするシステム構成としてもよい。
このように、領域R1の電極への駆動信号を制御する第1のTPコントローラ11aと、領域R2の電極への駆動信号を制御する第2のTPコントローラ11bとを、それぞれ独立して設けることで、領域R1及び領域R2のそれぞれの検出特性に応じた駆動が容易になる。
図12は、図11のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図12において、上部のDL1(AA)、DL2(AA)、DL3(AA)、…DL6(AA)は、第1のTPコントローラ11aから領域R1における第2電極5−1、5−2、5−3、…、5−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。下部のDL1(Edge)、DL2(Edge)、DL3(Edge)、…、DL6(Edge)は、第2のTPコントローラ11bから領域R2における第2電極7−1、7−2、7−3、…、7−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。
図12に示す例では、領域R1では、駆動電極である第2電極5−1、5−2、5−3、…5−6に対して、第1のTPコントローラ11aから順次、パルスが、周期T1dで、予め決められた回数すなわちN1回(本例ではN1=2)ずつ印加される。
領域R2では、駆動電極である第2電極7−1、7−2、7−3、…7−6に対して、第2のTPコントローラ11bから順次、パルスが、周期T2dで、予め決められた回数すなわちN2回(本例ではN1=4)ずつ印加される。すなわち、領域R2における駆動電極に入力される駆動信号のパルスの数、すなわち、積分回数N2は、領域R1における積分回数N1とは異なっている。また、領域R2における駆動信号のパルスの周期T2dも、領域R1における駆動信号のパルスの周期T1dと異なっている。本例では、領域R1における1フレーム分の動作時間T1fと、領域R2における1フレーム分の動作時間T2fは同じである。
本実施形態では、第1のTPコントローラ11aが、領域R1の駆動信号を制御する。第2のTPコントローラ11bが、領域R2の駆動信号を制御する。このように、領域R1と領域R2とで、制御系統を分けることにより、それぞれで求められる検出特性を得るための、パルス周期、積分回数等の制御が容易になる。
図13は、図11に示すタッチパネル2を含む表示装置10全体の処理の流れの例を示す図である。図13に示す例では、表示領域AAに対する対象物の接触又は接近を検出するためのタッチシグナルが、タッチパネル2の領域R1の第1電極4を介して第1のTPコントローラ11aへ送信される(S1)。また、表示領域AAの外側の額縁領域に対する対象物の接触又は接近を検出するためのタッチシグナルが、領域R2の第1電極6を介して第2のTPコントローラ11bへ送信される(S2)。
第1のTPコントローラ11aは、領域R1からのタッチシグナルに基づいて、表示領域AAにおけるタッチ入力データ(例えば、座標x1、y1)を演算する(S3a)。第2のTPコントローラ11bは、領域R2からのタッチシグナルに基づいて、表示領域AAの周囲の額縁領域におけるタッチ入力データ(例えば、座標x2、y2)を演算する(S3b)。
第1のTPコントローラ11a及び第2のTPコントローラ11bは、タッチ入力データを、例えば、表示装置10が備えるコンピュータに出力する。表示装置10のコンピュータで実行させる端末OSやアプリケーションによる処理において、第1及び第2のTPコントローラ11a、11bから出力されるタッチ入力データが使用される(S4)。
また、一例として、第1のTPコントローラ11a又は第2のTPコントローラ11bは、額縁へのホバー高さ等も演算してもよい。或は、第1及び第2のTPコントローラ11a、11bから出力されたタッチ入力データを用いて、表示装置10のコンピュータが、ホバー高さ等を演算することもできる。
なお、第1電極及び第2電極の構成は、上記例に限定されない。例えば、上記構成において、第1電極4、6又は第2電極5、7の材料は、領域R1と領域R2とで同じであっても異なっていてもよい。また、上記例では、領域R1の第1電極4間の間隔と領域R2の第1電極6間の間隔が異なっている。これに対して、領域R1の第1電極4及び第2電極5の間隔及び形状と、領域R2の第1電極6及び第2電極7の間隔及び形状を同じにしてもよい。或は、領域R1の第1電極4及び第2電極5が接続されるTPコントローラと、領域R2の第1電極6及び第2電極7が接続されるTPコントローラを同じにしてもよい。
<実施形態5>
図14は、実施形態5における表示装置の層構成の一例を示す図である。図15は、図14に示す表示装置10の断面図である。図16は、図14及び図15に示すタッチパネル2の第1の層2−1の電極構成例を示す図である。図17は、図14及び図15に示すタッチパネル2の第2の層2−2の電極構成例を示す図である。図15は、図16及び図17におけるA−A線に沿う断面を示している。
図14は、実施形態5における表示装置の層構成の一例を示す図である。図15は、図14に示す表示装置10の断面図である。図16は、図14及び図15に示すタッチパネル2の第1の層2−1の電極構成例を示す図である。図17は、図14及び図15に示すタッチパネル2の第2の層2−2の電極構成例を示す図である。図15は、図16及び図17におけるA−A線に沿う断面を示している。
図14に示す表示装置10では、表示パネル1とタッチパネル2が重なった状態でフレーム8内に配置される。タッチパネル2は、第1の層2−1と、第2の層2−2を含んでいる。図15に示すように、第1の層2−1は、透明基板2−1bと透明基板2−1bに設けられた領域R1の第1電極4及び第2電極5を含む。第1の層2−2は、透明基板2−2bと透明基板2−2bに設けられた領域R2の第1電極6及び第2電極7を含む。すなわち、領域R1の第1電極4及び第2電極5と、領域R2の第1電極6及び第2電極7は、絶縁層の一例である透明基板2−1bを介して、異なる層に形成される。
図16に示すように、第1の層2−1では、表示領域AAに重なる領域R1に第1電極4及び第2電極5が配置される。第1電極4は、領域R1の下辺から引き出し配線4cにより引き出されてTPコントローラ11へ接続される。第2電極5は、領域R1の左辺及び右辺から引き出し配線5cにより引き出され、TPコントローラ11に接続される。
図17に示すように、第2の層2−2では、領域R1の外側の領域R2、すなわち、額縁領域において、第1電極6及び第2電極7が配置される。第1電極6は、縦方向に延びる線状の電極であり、領域R2の第2電極7は、横方向に延びる線状の電極で形成される。第1電極6と第2電極7とは絶縁層を介して互いに隔てられて配置される。
図16及び図17に示すように、領域R1の第1電極4及び第2電極5と、領域R2の第1電極6及び第2電極7を異なる層に形成することで、表示領域AAに重なる領域R1と、その外側の領域R2の双方で求められる検出性能に応じた設計が容易になる。
図17の例では、領域R2の第1電極6及び第2電極7は線状であるが、これらは、例えば、領域R1の第1電極4及び第2電極5と同様に、1つの方向に並ぶ互いに接続された矩形の電極パッドで形成されてもよい。この場合、第1電極6及び第2電極7は、透明基板2−2b上の同じ面上に設けることができる。
図16に示す領域R1の第1電極4及び第2電極5の間隔及び形状は、図17に示す領域R2の第1電極6及び第2電極7の間隔及び形状と異なっている。これに対して、領域R1の第1電極4及び第2電極5の間隔又は形状と、領域R2の第1電極6及び第2電極7の間隔又は形状が同じであってもよい。
また、図16及び図17に示す例では、領域R1の第1電極4及び第2電極5、並びに、領域R2の第1電極6及び第2電極7は、いずれも同じTPコントローラ11に接続されている。これに対して、領域R1の第1電極4及び第2電極5が接続される第1のTPコントローラと、領域R2の第1電極6及び第2電極7が接続される第2のTPコントローラが、それぞれ独立して設けられてもよい。
本実施形態5におけるタッチパネル2は、例えば、図3又は図12に示した駆動信号と同様の駆動信号を用いて動作させることができるが、駆動信号は、特定のものに限定されない。領域R2の第1電極6及び第2電極7の構成は、上記例に限られず、上記実施形態1〜4、下記実施形態7又はそれらの変形例を適用することもできる。
<実施形態6>
上記実施形態1〜5において、領域R2は表示領域AAと重なっていないが、領域R2の少なくとも一部を表示領域AAと重ねて配置することもできる。図18は、実施形態6における表示装置10の構成の一例を示す図である。図18に示す例では、領域R2も、表示パネル1の表示領域AA2と重なる位置に配置される。表示パネル1は、タッチパネル2の領域R1に対応する第1表示領域AA1と、タッチパネル2の領域R2に対応する第2表示領域AA2とを有する。領域R1の第1電極4及び第2電極5は、第1表示領域AA1と重なる領域に設けられる。領域R2の第1電極6及び第2電極7は、第2表示領域AA2と重なる領域に設けられる。
上記実施形態1〜5において、領域R2は表示領域AAと重なっていないが、領域R2の少なくとも一部を表示領域AAと重ねて配置することもできる。図18は、実施形態6における表示装置10の構成の一例を示す図である。図18に示す例では、領域R2も、表示パネル1の表示領域AA2と重なる位置に配置される。表示パネル1は、タッチパネル2の領域R1に対応する第1表示領域AA1と、タッチパネル2の領域R2に対応する第2表示領域AA2とを有する。領域R1の第1電極4及び第2電極5は、第1表示領域AA1と重なる領域に設けられる。領域R2の第1電極6及び第2電極7は、第2表示領域AA2と重なる領域に設けられる。
図18に示す例では、第1電極4、6及び第2電極5、7の構成は、図6と同様となっているが、これに限定されない。例えば、図2、図8、図11、又は、図16及び図17と同様に、第1電極4、6及び第2電極5、7を構成することもできる。また、領域R1と領域R2とで、対象物を検出するための電極の材料、電極の間隔、電極の形状、電極が接続されるTPコントローラ、又は、電極に接続される引き出し配線の配置位置のうち、少なくとも1つが異なっている構成とすることができる。これにより、領域R1と領域R2とで検出性能が異なる構成とすることができる。
このように検出性能が異なる領域R1及び領域R2に、それぞれ第1表示領域AA1及び第2表示領域AA2が重ねて配置される。第1表示領域AA1に表示される画像及び第2表示領域AA2に表示される画像を、それぞれ制御することで、第1表示領域AA1及び第2表示領域AA2それぞれにおいて、検出性能に応じたユーザインターフェースを提供することができる。
図19は、実施形態6における表示装置10の構成例を示す機能ブロック図である。図19に示す例では、表示装置10は、表示パネル1、タッチパネル2、画像処理部40、表示制御部30を備える。表示制御部30は、第1画像生成部31及び第2画像生成部32を有する。
表示制御部30は、タッチパネル2から対象物の位置情報を取得し、対象物の位置情報に基づいて表示する画像を決定し、画像データを表示パネル1へ出力する。特に、第1画像生成部31は、タッチパネル2の領域R1において検出された対象物の位置に基づいて、第1表示領域AA1に表示する画像を生成する。第2画像生成部32は、領域R2において検出された対象物の位置に基づいて、第2表示領域AA2に表示する画像を生成する。
なお、第1画像生成部31は、領域R2にだけでなく領域R1で検出された対象物の位置に基づいて画像を生成してもよい。また、第2画像生成部32は、領域R1だけでなく領域R2で検出された対象物の位置に基づいて画像を生成してもよい。
表示制御部30は、例えば、画像処理専用のプロセッサ、CPU又はこれらの組み合わせで構成することができる。例えば、表示装置10が備えるコンピュータで実行されるOSにおいて、表示制御部30による処理の一部または全部が実行されてもよい。
画像処理部40は、第1画像データ及び第2画像データを処理して、表示パネル1へ入力する。表示パネル1は、画像処理部40から入力された画像データに基づいて、第1表示領域AA1及び第2表示領域AA2に、画像を表示する。画像処理部40は、第1画像データ及び第2画像データを合成した画像データを表示パネル1へ入力することができる。或は、画像処理部40は、第1画像データ及び第2画像データをそれぞれ、表示パネル1へ入力し、表示パネル1において合成処理を実行する形態でもよい。さらにまた、表示制御部30が、第1画像データ及び第2画像データを合成した画像データ、すなわち、第1表示領域AA1に表示する画像及び第2表示領域AA2に表示する画像を合成した画像データを、画像処理部40へ入力する形態であってもよい。
図20は、第1表示領域AA1及び第2表示領域AA2に表示される画像の一例を示す図である。図20に示す例では、第1表示領域AA1には、OSにより提供されるGUIの画像が表示される。第2表示領域AA2には、表示装置10独自のGUIを実現する画像が表示される。この例では、第1表示領域AA1は、表示装置10が本来目的とするメイン表示を担い、第2表示領域AA2は、メイン表示におけるGUIを補助するためのサブ表示を担うことができる。サブ表示の例としては、例えば、電池残量、電波状態、時刻、日付、天気等の各種ガイダンス、メール着信ボタン、ショートカット、タッチパッド、キーボード、ダイヤル、スイッチなど、ユーザ入力を受け付ける表示オブジェクトが挙げられる。これにより、表示領域AA1が提供するインターフェースとは別に、ユーザインターフェースを実現することができる。
第1表示領域AA1に対応する領域R1では、タッチパネル2の第1電極4及び第2電極5に、例えば、ITO等の透明電極を用いることができる。これに対して、第2表示領域AA2に対応する領域R2では、第1電極6及び第2電極7に、金属の電極を用いることができる。さらに、第1電極6及び第2電極7を、領域R1よりも密度に配置することができる。これにより、領域R2における検出性能を領域R1よりも高めることができる一方で、領域R2の透過率が領域R1より下がる場合がある。第2表示領域AA2の透過率が下がったとしても、第2表示領域AA2はメイン表示ではなく、サブ表示であるため、表示品質にそれほど大きな影響は与えにくい。そのため、本来目的とする表示の品質を確保しつつも、領域R2の検出性能を向上させることができる。
本実施形態の表示制御部は、上記実施形態1〜6及び下記実施形態7又はこれらの変形例に適用することができる。
<実施形態7>
上記実施形態1〜6では、表示領域AAに重なる領域R1の左右に領域R2が配置される。しかし、領域R1と領域R2の配置は上記例に限られない。領域R1の周辺に必要に応じて領域R2を配置することができる。例えば、領域R1の左右ではなく、領域R1の上下に領域R2が配置されてもよい。また、領域R1の左右及び上下に領域R2を配置することもできる。或は、領域R1の4辺のうち1辺に沿って領域R2を配置することも可能である。
上記実施形態1〜6では、表示領域AAに重なる領域R1の左右に領域R2が配置される。しかし、領域R1と領域R2の配置は上記例に限られない。領域R1の周辺に必要に応じて領域R2を配置することができる。例えば、領域R1の左右ではなく、領域R1の上下に領域R2が配置されてもよい。また、領域R1の左右及び上下に領域R2を配置することもできる。或は、領域R1の4辺のうち1辺に沿って領域R2を配置することも可能である。
図21は、領域R1の上下に領域R2が配置される例を示す図である。図21に示す例では、領域R1の上辺に沿う領域と、下辺(底辺)に沿う領域とに領域R2が配置される。具体的には、上下方向に延びる領域R1の第1電極4が領域R1の上辺と下辺から外側まで延びて形成される。領域R1の外側にまで延びた第1電極は、領域R2において横方向に延びる第2電極7と平面視で交差する。すなわち、領域R1の外側において第2電極7−1〜7−4と交差する第1電極が、領域R2の第1電極6となる。この例では、領域R1の第1電極4と領域R2の第1電極6とが接続されている。このように、領域R1と領域R2で、第1電極を共通にすることができる。
図22は、図21のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図22において、DL1(Edge)、DL2(Edge)は、領域R1の上の領域R2の第2電極7−1、7−2にそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。DL3(AA)、DL4(AA)…DL6(AA)は、領域R1における第2電極5−1、5−2、…、5−6へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。DL8(Edge)、DL9(Edge)は、領域R1の下の領域R2の第2電極7−3、7−4へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。
図22に示す例では、領域R1の上の領域R2における駆動電極である第2電極7−1、7−2へ、パルスが、周期T2dで、予め決められた回数すなわちN2回(本例ではN2=2)ずつ、印加される。その後、領域R2の駆動電極である第2電極5−1〜5−6へ、順次、パルスが、周期T1dで、予め決められた回数すなわちN1回(本例ではN1=1)ずつ印加される。その後、領域R1の下の領域R2における第2電極7−3、7−4に、順次、パルスが、周期T2dで、N2回ずつ印加される。
領域R2の駆動電極に入力される駆動信号のパルスの数N2及び周期T2dは、いずれも、領域R1におけるパルスの数N1及び周期T1dと異なっている。領域R1における1フレーム分の動作時間T1fと、領域R2における1フレーム分の動作時間T2fは同じである。
図23は、領域R1の左右及び上下に領域R2が配置される例を示す図である。図23に示す例では、領域R1の左辺、右辺、上辺、及び下辺(底辺)に沿う領域に領域R2が配置される。すなわち、領域R1を囲む領域に領域R2が配置される。この例では、領域R1が表示領域AAと過不足なく重なるので、領域R2は、表示領域AAの周囲を囲むように設けられることになる。具体的には、上下方向に延びる領域R1の第1電極4が、表示領域AAの上辺と下辺から外側まで延びて形成される。さらに、左右方向に延びる領域R1の第2電極5が、領域R1の左辺と右辺から外側にまで延びて形成される。
領域R1の上辺から外に伸びた第1電極は、領域R2において横向きに延びる第2電極7−14〜7−15と平面視で交差する。領域R1の下辺から外に伸びた第1電極は、領域R2において横向きに延びる第2電極7−16〜7−17と平面視で交差する。このように領域R1の上と下において、第2電極7−14〜7−17と交差する第1電極が、領域R2の第1電極6となる。領域R1の左辺及び右辺から外に伸びた第2電極は、領域R2において縦向きに延びる第1電極6と平面視で交差する。このように領域R1の左と右において、第1電極6と交差する第2電極7−1〜7−13が、領域R2の第2電極となる。
図23に示す例では、領域R1の第1電極4と領域R2の第1電極6の一部が接続され、領域R1の第2電極5と領域R2の第2電極7の一部が接続されている。このように、領域R1と領域R2で、第1電極及び第2電極を共通にすることができる。なお、図23に示す領域R1の第1電極4及び第2電極5、並びに、領域R1の左右における領域R2の第2電極7−1〜7−13の構成は、図8と同じである。すなわち、領域R1の左右における領域R2では、領域R1の第2電極5に接続されていない第2電極7の間に、領域R1の第2電極5に接続された第2電極7が少なくとも1本配置される。
さらに、領域R1の左に配置された領域R2の第1電極6(図23の例ではでは5本の第1電極6)は、領域R1の上に配置された第2電極7−14、7−15及び領域R1の下に配置された第2電極7−16、7−17と交差している。同様に、領域R1の右に配置された領域R2の第1電極6(図23の例ではでは5本の第1電極6)は、領域R1の上に配置された第2電極7−14、7−15及び領域R1の下に配置された第2電極7−16、7−17と交差している。このように、領域R2において、領域R1の隣接する2辺に沿って配置される電極を交差させて形成することにより、領域R1の上記2辺の間の角の周囲において対象物を検出可能な構成にできる。
図24は、図23のタッチパネル2における第2電極5、7へ入力される駆動信号の波形の一例を示す図である。図24において、DL1(Edge上)、DL2(Edge上)は、領域R1の上の領域R2の第2電極7−14、7−15にそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。DL3(Edge左右)は、領域R1の左右に配置された領域R2の第2電極7−1に入力される駆動信号の波形を表している。DL4(AA+Edge左右)は、領域R1の第2電極5−1及びその両端に接続された領域R2の第2電極7−2、DL14(AA+Edge左右)は、領域R1の第2電極5−6及びそれらの左右に接続された領域R2の第2電極7−12に入力される駆動信号の波形を表している。DL15(Edge左右)は、領域R1の左右に配置された領域R2の第2電極7−13、DL16(Edge下)、DL17(Edge下)は、領域R1の下の領域R2の第2電極7−16、7−17に、それぞれ、入力された駆動信号の波形を表している。
図24に示す例では、駆動電極である第2電極7−14、7−15、7−1、7−2&5−1、7−3、7−4&5−2、・・・、7−12&5−6、7−13、7−16、7−17へ、パルスが、周期Tdで、予め決められた回数すなわちN回(本例ではN=2)ずつ、順次、印加される。
図23に示す例では、領域R2の駆動電極及び受信電極(第1電極6及び第2電極7−1〜7−17)の間隔が、領域R1の駆動電極及び受信電極(第1電極4及び第2電極5)の間隔より狭くなっている。そのため、表示領域AAを囲む額縁領域のX方向及びY方向のタッチ解像度が、表示領域AAより向上する。
図24に示す例では、領域R1の第1電極6及び第2電極7−1〜7−17は、複数の矩形の電極パッドを含むダイヤパターンであるが、第1電極6及び第2電極7−1〜7−17の少なくとも一部は、線状に形成することができる。
<実施形態8>
上記の実施形態1〜7における表示装置10において、タッチパネル2の領域R2の第1電極6及び第2電極7により、透明カバー2aの縁における対象物の接触又は接近を検知する構成とすることができる。
上記の実施形態1〜7における表示装置10において、タッチパネル2の領域R2の第1電極6及び第2電極7により、透明カバー2aの縁における対象物の接触又は接近を検知する構成とすることができる。
図25は、タッチパネル2の透明カバー2aの縁における対象物を検知する構成の一例を示す断面図である。図25に示す例では、表示領域AAを有する表示パネル1とタッチパネル2が重なった状態でフレーム8に格納される。タッチパネル2は、第1電極4、6及び第2電極5、7が設けられる透明基板2bと、透明基板2bを覆う透明カバー2aを備える。
タッチパネル2は、表示領域AAと重なる領域R1と、額縁領域Cと重なる領域R2とを有する。額縁領域Cと重なる領域には、領域R2の他に、例えば、引き出し配線を配置するための引き出し配線領域が設けられてもよい。
図25に示す例では、透明カバー2aの上面2auに接続される側面(端面)2arは曲面で形成されている。このように、端面を曲面加工することで、透明カバー2aの端部、すなわち上面2auと側面2arとが接続される部分のエッジを滑らかにできる。また、透明カバー2aの端部のエッジは、筐体から露出している。このように、透明カバー2aの側面2arの少なくとも一部を露出させ、露出している部分の対象物の接触又は接近をタッチパネル2で検知する構成としてもよい。これにより、ユーザは、透明カバー2aの端部のエッジに触れる動作又はエッジをなぞる動作により、表示装置10を操作することができる。
また、透明カバー2aの側面2arを曲面で形成することで、透明カバー2aをレンズにすることができる。例えば、表示パネル1の表示領域AAから出射される光の進行方向は、側面2arにおいて変更される。図25に示すように、透明カバー2aの側面2arでは、透明カバー2aの厚みが外側に行くにつれて小さくなるように形成される。このように、透明カバー2aの厚みを異ならせることで、タッチパネル2の検出精度又は検出される容量値を、異ならせることができる。
表示領域AAより外側、すなわち、図25に示す額縁領域Cにおけるフレーム8又は透明カバー2aの表面と、タッチパネル2の外縁に沿って設けられた第2電極7との距離dは、タッチパネル2の検知可能距離以下とすることができる。検知可能距離は、タッチパネル2が対象物の存在を検知することが可能な距離である。これにより、表示領域AAの外側の表示装置10の表面に対する対象物の接触または接近を検知することができる。
また、上記の距離dは、表示パネル1の表示面と垂直方向で、かつ、タッチパネル2(具体的には第1電極4、6および第2電極5、7)と透明カバー2aの上面2auとの距離d1以下とすることができる。これにより、表示領域AAの外側の表示装置10の表面に対する対象物の接触または接近をより確実に検知することができる。なお、フレーム8及び透明カバー2aの構成は、図25に示した例に限られない。
例えば、透明カバー2aは、表示領域AAとその外側の額縁領域Cとの境界を跨ぐように配置されたレンズ部Lを有することができる。図25に示した構成の場合は、レンズ部Lは、透明カバー2aの上面2auに接続される側面2arを曲面にすることで形成することができる。ここでは、表示領域AAとその外側の額縁領域Cとの境界は、y方向(第1の方向)に延びている。レンズ部Lは、表示領域AAから出射された光の一部を額縁領域Cの側に屈折させることで、額縁領域Cが見え難くなり、筐体の端まで、画像を表示することができる。また、y方向に垂直な平面とレンズ部Lの観察者側表面すなわち側面2arとの交線は円弧ではない曲線とすることで、レンズ部Lは、表示領域AAにおける複数の画素から出射された光のy方向に垂直な平面におけるピッチを略等しくするように光を屈折させ、表示する画像歪みを低減することができる。
図25に示す構成を備えた表示装置10では、透明カバー2aの縁における対象物の検出、すなわち、エッジ検出が可能となる。上記実施形態1〜7に示した表示装置10を、エッジ検出可能な構成にすることで、エッジ検出に求められる検出性能と、表示領域AAで求められる検出性能を双方とも充足する構成を得ることが容易になる。
<適用例>
上記実施形態1〜8に記載の表示装置10を含む各種電子機器も、本発明の実施形態に含まれる。例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲーム機、汎用コンピュータ、各種機器のリモートコントローラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、車載パネル、カーナビゲーション装置、テレビジョン装置、ATM、電子掲示板、電子案内板、電子白板、等に本発明の表示装置を適用することができる。このような各種電子機器は、上記実施形態1〜8の表示装置10を搭載することで、電子機器の用途に合った適切な検出性能を有するタッチパネルを備えることができる。
上記実施形態1〜8に記載の表示装置10を含む各種電子機器も、本発明の実施形態に含まれる。例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲーム機、汎用コンピュータ、各種機器のリモートコントローラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、車載パネル、カーナビゲーション装置、テレビジョン装置、ATM、電子掲示板、電子案内板、電子白板、等に本発明の表示装置を適用することができる。このような各種電子機器は、上記実施形態1〜8の表示装置10を搭載することで、電子機器の用途に合った適切な検出性能を有するタッチパネルを備えることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上記実施形態1〜8に限られない。例えば、上記実施形態は、複数の第2電極5、7に対して、順次、パルス信号を入力する逐次駆動の例であるが、複数の第2電極5、7に対して、同時にパルス信号を入力する並列駆動も可能である。並列駆動の場合は、逐次駆動に比べて動作期間を短くすることができる。また、上記実施形態は、相互容量方式のタッチパネルの動作例であるが、タッチパネル2は、自己容量方式であってもよい。
上記実施形態1〜7では、領域R1と領域R2は、互いに平行な面となっている。具体的には、領域R1の第1電極及び第2電極は、領域R2の第1電極及び第2電極と同じ層に形成するか、又は、互いに平行な異なる2層にそれぞれ形成される。すなわち、領域R1の第1電極4及び第2電極5と、領域R2の第1電極6及び第2電極7は、いずれも表示領域AAの表示面と平行な面に形成される。これに対して、領域R1と領域R2を平行に配置しない場合は、例えば、領域R2の第1電極6及び第2電極7を、透明カバー2a又は透明基板2bの側面に配置することができる。領域R1と領域R2を平行に配置する場合は、これらを平行に配置しない場合に比べて、製造工程が簡単になりやすい。
また、表示パネルは、液晶パネルに限定されない。表示パネルは、例えば、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、或は、電気泳動又はMEMSを用いたディスプレイなどであってもよい。
1 表示パネル
2 タッチパネル
4 第1領域の第1電極
5 第1領域の第2電極
6 第2領域の第1電極
7 第2領域の第2電極
4c、5c、6c、7c 引き出し配線
10 表示装置
11 TPコントローラ
30 表示制御部
31 第1画像生成部
32 第2画像生成部
2 タッチパネル
4 第1領域の第1電極
5 第1領域の第2電極
6 第2領域の第1電極
7 第2領域の第2電極
4c、5c、6c、7c 引き出し配線
10 表示装置
11 TPコントローラ
30 表示制御部
31 第1画像生成部
32 第2画像生成部
Claims (9)
- 画像を表示する表示領域を有する表示パネルと、
前記表示パネルに重畳して設けられる複数の第1電極及び複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の容量を検出することにより、対象物の接触又は接近を検知する制御部とを有するタッチパネルと、を備え、
前記タッチパネルは、前記表示領域と重なる第1領域と、前記第1領域の外側の第2領域とを有し、
前記第1電極及び前記第2電極の材料、前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔、前記第1電極又は前記第2電極の形状、前記第1電極及び前記第2電極が接続される制御部、もしくは、前記第1電極又は前記第2電極に接続される引き出し配線の配置位置、のうち少なくとも1つが、前記第1領域と前記第2領域との間で異なっている、表示装置。 - 前記第2領域における前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔は、前記第1領域における前記第1電極間又は前記第2電極間の間隔より小さい、請求項1に記載の表示装置。
- 前記タッチパネルは、前記第1電極及び前記第2電極を覆う透明カバーを有し、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極により、前記透明カバーの縁における前記対象物の接触又は接近を検知する、請求項1又は2に記載の表示装置。
- 前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極は、透明導電体であり、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極は、金属導電体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の、表示装置。
- 前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極と、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極とは、異なる層に形成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の、表示装置。
- 前記第1領域における前記第1電極及び前記第2電極が設けられる面と、前記第2領域における前記第1電極及び前記第2電極が設けられる面は、いずれも、前記表示パネルの表示面に平行である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の、表示装置。
- 前記表示パネルは、前記タッチパネルの前記第1領域に対応する第1表示領域と、前記タッチパネルの前記第2領域に対応する第2表示領域とを有し、
前記タッチパネルの前記第1領域において検出された対象物の位置に基づいて、前記第1表示領域に表示する画像を生成する第1画像生成部と、
前記タッチパネルの前記第2領域において検出された対象物の位置に基づいて、前記第2表示領域に表示する画像を生成する第1画像生成部と、さらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の、表示装置。 - 前記第1領域の前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一部は、前記第2領域の前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一部と接続されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示装置を有する電子機器。
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