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Abstract
【解決手段】行列状に配置された複数の画素を有する画素配列を備えたタッチ機能付き表示装置は、画素配列において、互いに平行し、第1方向に延在するように配置され、磁界検出コイルDY(n)を形成するように接続された検出電極RL(n−2)、RL(n)と、磁界検出コイルの内側に配置され、磁界検出コイルDY(n)に接続された一方の端部と磁界検出コイルDY(n)とは電気的に分離された他方の端部を備えた検出電極RL(n−1)を備える。磁界検出および電界検出のそれぞれにおいて、検出電極における信号の変化を基にして、外部物体の検出が行われる。
【選択図】図11
Description
実施の形態1では、ペンによるタッチと指によるタッチの両方を検出することが可能なタッチ検出機能付き液晶表示装置(以下、液晶表示装置とも称する)が提供される。先ず、液晶表示装置の基本的な構成を説明し、次に、この基本的な構成を基にして、ペンによるタッチを検出する磁界検出および指によるタッチを検出する電界検出を説明する。
図1は、液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。図1において、1は、液晶表示装置を示しており、図1(A)は、液晶表示装置1の平面を示す平面図であり、図1(B)は、液晶表示装置1の断面を示す断面図である。液晶表示装置1は、TFT(Thin Film Transistor)ガラス基板(以下、第1基板とも称する)TGBと、第1基板TGBに積層されたレイヤ(層)、カラーフィルタCFT、CF(Color Filter)ガラス基板(以下、第2基板とも称する)CGBおよび第2基板CGBに積層されたレイヤ(層)を備えている。
図2は、磁界検出の原理を示す説明図である。磁界検出の期間は、磁界を発生する磁界発生期間と磁界を検出する磁界検出期間とによって構成される。図2(A)および(C)は、磁界発生期間のときの動作を示しており、図2(B)は、磁界検出期間のときの動作を示している。説明の都合上、図2(A)〜(C)は、図1(A)を90度回転させた状態が示されている。
図3は、電界検出の原理を示す説明図である。図3(A)において、12−0〜12−pのそれぞれは、電界駆動信号を出力する単位駆動電極ドライバを示し、13−0〜13−pのそれぞれは、単位検出回路を示している。また、図3(A)において、実線の○で囲んだパルス信号は、駆動電極TL(2)へ供給される電界駆動信号Tx(2)の波形を示している。外部物体として、指がFGとして示されている。
図4は、実施の形態1に係わる液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。図4において、液晶表示装置1は、表示パネル(液晶パネル)、表示制御装置3、ゲートドライバ4およびタッチ制御装置5を備えている。また、液晶表示装置1は、切り換え駆動回路SC−L、切り換え回路SC−R、検出制御回路SRおよび切り換え検出回路SC−D&AMPを備えている。表示パネルは、表示を行う表示領域(表示部)と周辺領域(周辺部)とを備えている。表示と言う観点で見た場合、表示領域はアクティブ領域であり、表示領域を包囲する周辺領域は非アクティブ領域である。図4では、2が、表示領域である。
図5は、液晶表示装置1を実装したモジュール500の全体構成を示す模式的な平面図である。模式的ではあるが、図5は、実際の配置に合わせて描かれている。同図において、501は、図1で示した第1基板TGBの領域を示し、502は、第1基板TGBと第2基板CGBとが積層された領域を示している。モジュール500において、第1基板TGBは、領域501と502において一体となっている。また、領域502では、第1基板TGBの第1主面TSF1と第2基板CGBの第2主面CSF2とが対向するように、第1基板TGBに第2基板CGBが搭載されている。なお、図5において、500−U、500−Dは、モジュール500の短辺を示しており、500−L、500−Rは、モジュール500の長辺を示している。
図6〜図8は、実施の形態1に係わる液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。図6〜図8には、表示領域2に配置されている駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、駆動電極TL(n−6)〜TL(n+13)が示されている。また、切り換え回路(第2切り換え回路)SC−R、切り換え駆動回路SC−Lおよび検出制御回路SRについても、これらの駆動電極に対応する部分のみが示されている。これらの図において、Ls、LvおよびLcは、信号配線を示しており、信号配線Lsには、接地電圧Vsが供給され、信号配線Lvには、所定の電圧VCOMDCが供給される。また、信号配線Lcには、磁界タッチ検出のときに、コイルクロック信号CLKが供給され、電界タッチ検出のときには、周期的に電圧が変化する制御信号TSVが供給される。
図9および図10は、実施の形態1に係わる液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。図9および図10には、切り換え検出回路SC−D&AMPの構成と、検出電極RL(0)〜RL(p)の配置が示されている。図9は、磁界タッチ検出のときの状態を示し、図10は、電界タッチ検出のときの状態を示している。切り換え検出回路SC−D&AMPの構成および検出電極RL(0)〜RL(p)の配置は、図9と図10において同じである。そのため、図9を用いて、切り換え検出回路SC−D&AMPの構成と検出電極RL(0)〜RL(p)の配置を説明し、図10では、これらの説明は省略する。
図11は、実施の形態1に係わる検出電極の構成を模式的に示す平面図である。図11は、第2基板CGBの第1主面CSF1に配置された複数の検出電極を、模式的に示した平面図である。図11には、複数の検出電極のうち、検出電極RL(n−3)〜RL(n+7)が、代表として描かれている。検出電極RL(n−3)〜RL(n+7)のそれぞれは、第2基板CGBの第1主面CSF1において、表示領域2となる領域で、互いに平行となるように配置されている。すなわち、それぞれの検出電極は、表示領域2において、列方向(縦方向)に延在し、行方向(横方向)に、平行となるように配置されている。図5を参照にして述べると、平面視で見たとき、検出電極RL(n−3)〜RL(n+7)は、表示領域2の辺2−Rと辺2−Lとの間に配置され、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれと直交している。
図12は、実施の形態1に係わる検出電極およびダミー電極領域の構造を示す平面図である。図12(A)は、図11に示した検出電極RL(n)、RL(n+1)の一部分を拡大した平面図である。また、図12(B)は、検出電極を構成する多角形の電極の構造を示す平面図であり、図12(C)は、ダミー電極領域に配置されるダミー電極の構造を示す平面図である。
図13は、実施の形態2に係わる検出電極の構成を示す図である。図13(A)は検出電極の平面図、図13(B)は図13(A)におけるA−A’断面を示す断面図である。
図14は、実施の形態2の変形例に係わる検出電極の構造を示す平面図である。図14は、図13(A)に類似しているので、主に相違点を説明する。
実施の形態1および2においては、表示領域2において、信号線SL(0)〜SL(p)と駆動電極TL(0)〜TL(p)とが直交するように配置された表示装置を説明した。実施の形態3では、表示領域2において、信号線SL(0)〜SL(p)と駆動電極TL(0)〜TL(p)が平行して配置される。すなわち、信号線SL(0)〜SL(p)および駆動電極TL(0)〜TL(p)が、列方向(第2方向)に延在し、検出電極RL(0)〜RL(p)は、駆動電極TL(0)〜TL(p)と直交するように、行方向(第1方向)に延在する。
図12では、検出電極を構成する電極として菱形の形状を有する電極RDを用いる例を説明した。実施の形態4では、外形が八角形の電極を用いて、検出電極が構成される。
2 表示領域
CGB CFガラス基板
CSF1、TSF1 第1主面
CSF2、TSF2 第2主面
RL(0)〜RL(p) 検出電極
SC−D&AMP 切り換え検出回路
SC_EN 磁界イネーブル信号
SC−L 切り換え駆動回路
SC−R 切り換え回路
SL(0)〜SL(p) 信号線
TGB TFTガラス基板
TL(0)〜TL(p) 駆動電極
Claims (20)
- 複数の画素を有する画素配列と、
それぞれ一方の端部と他方の端部を備え、平面視で見たとき、前記画素配列において、互いに平行し、第1方向に延在するように配置され、それぞれの他方の端部が電気的に接続された複数の第1電極と、
平面視で見たとき、前記複数の第1電極によって形成された領域内に配置され、第1電極に接続された一方の端部と、前記複数の第1電極とは電気的に分離された他方の端部とを備えた第2電極と、
前記複数の第1電極のうちの第1の第1電極の一方の端部に接続される検出回路と、
を備え、
前記複数の第1電極のうちの第2の第1電極の一方の端部に、所定の電圧を供給することによって、前記複数の第1電極によりコイルが構成され、外部物体からの磁界に応じた検出信号が前記検出回路から出力される、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
平面視で見たとき、前記第2電極は、前記第1方向に延在し、前記複数の第1電極の間に挟まれるように配置されている、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置において、
平面視で見たとき、前記第2電極の幅は、前記複数の第1電極の幅よりも細い、表示装置。 - 請求項3に記載の表示装置において、
前記表示装置は、前記コイルの側方に位置する他のコイルを構成する複数の第1電極を備え、前記コイルは、前記他のコイルを構成する複数の第1電極によって形成された領域内に配置された第1電極を備える、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記複数の第1電極のそれぞれは、前記第1方向に沿って配置され、互いに接続された複数の多角形の第3電極を備え、前記第2電極は、前記第1方向に沿って配置され、互いに接続された複数の多角形の第4電極を備え、
前記複数の第1電極と、前記第2電極との間には、前記第1方向に沿って複数の多角形のダミー電極が配置されている、表示装置。 - 請求項5に記載の表示装置において、
前記複数の第3電極と前記複数の第4電極のそれぞれは、多角形のそれぞれの辺に沿って、多角形の閉じた領域を形成するように配置された複数の第1電極配線を備え、
前記複数のダミー電極は、多角形のそれぞれの辺に沿って、多角形の開いた領域を形成するように配置された複数の第2電極配線を備える、表示装置。 - 請求項6に記載の表示装置において、
前記表示装置は、前記画素配列において、互いに平行し、前記第1方向とは交差する第2方向に延在する複数の駆動電極を備え、
前記外部物体からの磁界を検出する際に、駆動信号が前記複数の駆動電極のうちの所定の駆動電極に供給される、表示装置。 - 請求項7に記載の表示装置において、
前記表示装置は、
前記複数の駆動電極が形成された第1主面を有する第1基板と、
電位に従って光学特性を変化させる液晶層と、
第1主面と、前記液晶層を挟んで前記第1基板の第1主面と対向するように配置された第2主面を有する第2基板と、
を備え、
前記複数の第1電極および前記第2電極は、前記第2基板の第1主面に形成されている、表示装置。 - 請求項8に記載の表示装置において、
前記第1基板の第1主面には、互いに平行し、前記第2方向に延在する複数の信号線が配置され、
前記複数の信号線を介して、前記複数の画素へ画像信号が供給される、表示装置。 - 請求項8に記載の表示装置において、
前記第1基板の第1主面には、互いに平行し、前記第1方向に延在する複数の信号線が配置され、
前記複数の信号線を介して、前記複数の画素へ画像信号が供給される、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記複数の第1電極のそれぞれは、平面視で見たとき、前記第1方向に延在し、前記第1方向と交差する第2方向に所定の幅を有する電極領域を備え、
前記電極領域には、互いに電気的に接続された複数の第3電極が配列され、前記複数の第3電極のそれぞれは、平面視で見たとき、八角形の閉じた領域を形成するように、八角形のそれぞれの辺に沿って配置された第1電極配線を備え、
前記電極領域において、第3電極の第1電極配線は、電極間配線によって、前記第2方向において側方に配置された他の第3電極の第1電極配線に接続され、電極間配線によって、前記第1方向において側方に配置された他の第3電極の第1電極配線に接続されている、表示装置。 - 請求項11に記載の表示装置において、
前記複数の第3電極は、菱形に類似した八角形の閉じた領域を形成するように、4個の辺に沿って配置された短い第1電極配線と、4個の辺に沿って配置され、前記短い第1電極配線よりも長い辺よりも長い第1電極配線を備え、
前記電極領域において、第3電極の1つの辺に沿って配置された短い第1電極配線が、前記電極間配線によって、前記第2方向における他の第3電極の短い第1電極配線に接続され、第3電極の他の辺に沿って配置された短い第1電極配線が、前記電極間配線によって、前記第1方向における他の第3電極の短い第1電極配線に接続されている、表示装置。 - 請求項11に記載の表示装置において、
前記第2電極は、前記第1方向に延在し、
前記表示装置は、前記複数の第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第1方向に延在し、前記第2方向に所定の幅を有するダミー電極領域を備え、
前記ダミー電極領域には、電気的に分離された複数のダミー電極が配列され、前記複数のダミー電極のそれぞれは、平面視で見たとき、八角形の領域を形成するように、八角形のそれぞれの辺に沿って配置された第2電極配線を備える、表示装置。 - 請求項13に記載の表示装置において、
前記複数のダミー電極のそれぞれにおいて、八角形の1つの辺に配置された第2電極配線が、分断されている、表示装置。 - 複数の画素を有する画素配列と、
それぞれ一方の端部と他方の端部を備え、平面視で見たとき、前記画素配列において、互いに平行し、第1方向に延在するように配置され、それぞれの他方の端部が電気的に接続された複数の第1電極と、
平面視で見たとき、前記複数の第1電極によって形成された領域内に配置され、第1電極に接続された一方の端部と、前記複数の第1電極とは電気的に分離された他方の端部とを備えた第2電極と、
前記複数の第1電極のうちの第1の第1電極の一方の端部に接続される検出回路と、
を備え、
前記複数の第1電極のうちの第2の第1電極の一方の端部を、前記第1の第1電極の一方の端部に接続することによって、外部物体の近接による電界の変化に応じた検出信号が前記検出回路から出力される、表示装置。 - 請求項15に記載の表示装置において、
前記表示装置は、前記画素配列において、互いに平行し、前記第1方向とは交差する第2方向に延在する複数の駆動電極と、前記複数の駆動電極に接続された駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、外部物体の近接による電界の変化を検出する際に、電界を発生させる電界駆動信号を前記複数の駆動電極のうちの所定の駆動電極に供給する、表示装置。 - 請求項15に記載の表示装置において、
前記表示装置は、前記第2の第1電極の一方の端部に接続された第1切り換え回路を備え、
前記第1切り換え回路は、外部物体の近接による電界の変化を検出する際に、前記第2の第1電極の一方の端部を、前記第1の第1電極の一方の端部に接続し、外部物体からの磁界を検出する際に、前記第2の第1電極の一方の端部を、所定の電圧に接続する、表示装置。 - 請求項17に記載の表示装置において、
前記表示装置は、
それぞれ一方の端部と、他方の端部を有し、前記画素配列において、互いに平行し、前記第1方向とは交差する第2方向に延在する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極の一方の端部に接続された駆動回路と、
前記複数の駆動電極の他方の端部に接続された第2切り換え回路と、
を備え、
外部物体からの磁界を検出する際、前記第2切り換え回路は、前記複数の駆動電極の他方の端部間を電気的に接続し、前記駆動回路は、前記複数の駆動電極の一方の端部に、所定の電圧と、磁界を発生させる磁界駆動信号を供給し、
外部物体の近接による電界の変化を検出する際、前記第2切り換え回路は、前記複数の駆動電極の他方の端部間を電気的に分離し、前記駆動回路は、駆動電極の一方の端部に、電界を発生させる電界駆動信号を供給する、表示装置。 - 請求項18に記載の表示装置において、
平面視で見たとき、前記第2電極は、前記第1方向に延在し、前記複数の第1電極の間に挟まれるように配置され、前記第2電極の幅は、前記複数の第1電極の幅よりも細い、表示装置。 - 請求項19に記載の表示装置において、
前記表示装置は、
それぞれ一方の端部と他方の端部を備え、平面視で見たとき、前記画素配列において、互いに平行し、前記第1方向に延在するように配置され、それぞれの他方の端部が電気的に接続された複数の第5電極と、
平面視で見たとき、前記複数の第5電極によって形成された領域内に配置され、第5電極に接続された一方の端部と、前記複数の第5電極とは電気的に分離された他方の端部とを備えた電極と、
を備え、
前記複数の第1電極のうちの少なくとも1個の第1電極は、前記複数の第5電極によって形成された領域内に配置されている、表示装置。
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