以下、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、開示はあくまでも一例にすぎず、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。以下の説明は、入力検出装置として、タッチ検出機能付き液晶表示装置を例として述べるが、これに限定されるものではない。例えば、入力検出装置は、タッチ検出機能付きOLED表示装置でもよいし、表示機能を有していないタッチパネル等であってもよい。
(実施の形態1)
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、表示装置とも称する)が提供される。実施の形態1に係わる表示装置は、タッチ検出機能を有する入力検出装置を表示装置と一体化した、いわゆるインセルタイプの表示装置である。先ず、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(以下、磁界タッチ検出、電磁誘導方式による磁界タッチ検出とも称する)および指によるタッチを検出する電界検出(以下、電界タッチ検出、静電容量方式による電界タッチ検出とも称する)の原理を説明する。
<表示装置の基本的な構成>
図1は、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、表示装置を示しており、図1(A)は、表示装置1の平面を示す平面図であり、図1(B)は、表示装置1の断面を示す断面図である。表示装置1は、TFT(Thin Film Transistor)ガラス基板(以下、絶縁性第1基板または単に第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、絶縁性第2基板または単に第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1(A)において、TL(0)〜TL(p)は、第1基板TGBの第1主面TSF1に形成されたレイヤによって構成された駆動電極を示している。また、RL(0)〜RL(p)は、第2基板CGBの第1主面CSF1に形成されたレイヤによって構成された検出電極を示している。理解を容易にするために、図1(A)では、第1基板TGBと第2基板CGBとが分離して、描かれているが、実際には、図1(B)に示すように、液晶層を挟んで、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配置されている。
第1基板TGBの第1主面TSF1と、第2基板CGBの第2主面CSF2との間には、複数のレイヤと、液晶層等が挟まれているが、図1(B)では、第1主面TSF1と第2主面CSF2との間に挟まれた駆動電極TL(0)〜TL(n+2)、液晶層およびカラーフィルタCFTのみが示されている。また、第2基板CGBの第1主面CSF1には、図1(A)に示すように複数の検出電極RL(0)〜RL(p)と偏光板が配置されている。また、図1(B)において、13は検出電極RL(n)に接続された単位検出回路を示している。
本明細書では、表示装置1を、図1(B)に示すように、第2基板CGBおよび第1基板TGBの第1主面CSF1、TSF1側から見たときの状態を、平面視として説明する。第1主面CSF1およびTSF1側から、平面視で見たとき、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、第1基板TGBの第1主面TSF1において、図1(A)に示すように、行方向(横方向)に延在し、列方向(縦方向)に平行に配置されている。また、検出電極RL(0)〜RL(p)は、第2基板CGBの第1主面CSF1において、図1(A)に示すように、列方向(縦方向)に延在し、行方向(横方向)に平行に配置されている。
駆動電極TL(0)〜TL(p)と検出電極RL(0)〜RL(p)の間には、第2基板CGB、液晶層等が介在している。そのため、駆動電極TL(0)〜TL(p)と検出電極RL(0)〜RL(p)は、平面視で見たときには、交差しているが、互いに電気的に分離されている。駆動電極と検出電極との間には、容量が存在するため、図1(B)では、この容量が容量素子として破線で示されている。
駆動電極TL(0)〜TL(p)と検出電極RL(0)〜RL(p)とは、平面視で見たとき、直交していることが望ましいが、平面視で見たときに、駆動電極と検出電極とは傾きを持って交差していてもよい。そのため、以下の説明で用いる「直交」は「交差」も含むものと理解されるべきである。
<磁界検出の原理>
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。
磁界発生期間においては、駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、所定の駆動電極間の端部が、電気的に接続され、端部が接続された駆動電極に、所定の電圧(例えば接地電圧Vs)と磁界駆動信号が供給される。例えば、図1に示した駆動電極TL(0)およびTL(2)のそれぞれの端部のうち、他方の端部が、図1の右側において電気的に接続される。これにより、互いに平行に配置されている駆動電極TL(0)およびTL(2)が、直列的に接続される。駆動電極TL(0)の一方の端部に、図1の左側において、接地電圧Vsを供給し、駆動電極TL(2)の一方の端部に、図1の左側において、磁界駆動信号を供給する。ここで、磁界駆動信号は、その電圧が周期的に変化する信号である。駆動電極TL(0)およびTL(2)によって、この駆動電極により挟まれた領域(形成された領域)を内側とした磁界発生コイルが構成され、この磁界発生コイルは、磁界駆動信号の電圧の変化に応じた磁界を、その内側で発生する。
図2(A)において、GX(n−1)は、駆動電極TL(0)、TL(2)によって構成された磁界発生コイルを示し、GX(n)〜GX(n+4)のそれぞれは、磁界発生コイルGX(n−1)と同様に、駆動電極TL(1)、TL(3)〜TL(p)によって構成された磁界発生コイルを示している。
図2(A)において、CおよびL1は、ペンPenに内蔵されている容量素子およびコイルを示している。容量素子CとコイルL1は、共振回路を構成するように、並列接続されている。磁界発生期間において、磁界発生コイルGX(n−1)〜GX(n+3)のそれぞれの一方の端部には、接地電圧Vsが供給される。磁界駆動信号CLKが、磁界発生コイルGX(n)の他方の端部に供給される。これにより、磁界発生コイルGX(n)が、磁界駆動信号CLKの電圧変化に応じた磁界φ1を発生する。ペンPenが、磁界発生コイルGX(n)に近接していれば、磁界発生コイルGX(n)とコイルL1との間は電磁結合され、磁界φ1によってコイルL1に相互誘導による誘起電圧が発生し、容量素子Cが充電される。
次に、図2(B)に示す磁界検出期間に移行する。磁界検出期間においては、検出電極RL(0)〜RL(p)を用いて、磁界の検出が行われる。検出電極RL(0)〜RL(p)は一対の端部を有している。検出電極RL(0)〜RL(p)のうち、所定の検出電極間の他方の端部が、互いに電気的に接続される。例えば、図1に示した検出電極RL(0)とRL(3)のそれぞれの他方の端部が、図1の上側において電気的に接続される。これにより、平行に配置された検出電極RL(0)、RL(3)が直列的に接続される。磁界検出期間においては、検出電極RL(3)の一方の端部に所定の電圧Vsが供給され、検出電極RL(0)の一方の端部が、単位検出回路に接続される。これにより、検出電極RL(0)とRL(3)とによって挟まれた領域(形成された領域)を内側とした磁界検出コイルが形成され、この磁界検出コイルによって、ペンPenからの磁界の検出が行われる。
図2(B)において、DY(n−2)は、検出電極RL(0)、RL(3)によって構成された磁界検出コイルを示しており、DY(n−1)〜DY(n+1)は、同様に検出電極RL(2)〜RL(p)によって構成された磁界検出コイルを示している。磁界検出期間のとき、磁界検出コイルDY(n−1)〜DY(n+1)のそれぞれの一方の端部に、所定の電圧Vsが供給され、それぞれの他方の端部における信号Rx(n−2)〜Rx(n+1)が、単位検出回路に供給される。
磁界発生期間において、容量素子Cに充電が行われていれば、磁界検出期間のとき、コイルL1は、容量素子Cに充電されている電荷に従って、共振回路の共振周波数に応じて変化する磁界φ2を発生する。図2(B)では、磁界検出コイルDY(n)の内側に、コイルL1の中心(一点鎖線)が存在している。そのため、磁界検出コイルDY(n)とコイルL1との間で電磁結合が発生し、相互誘導によって、磁界検出コイルDY(n)に誘起電圧が発生する。その結果、磁界検出コイルDY(n)の他方の端部における信号Rx(n)は、容量素子Cに充電されている電荷量に応じて変化することになる。磁界検出コイルDY(n)に接続された単位検出回路は、この信号Rx(n)の変化を検出信号として出力する。これにより、ペンPenが近接(タッチ)しているか否か、および座標を抽出することが可能となる。また、電荷量に応じて検出信号が変化するため、ペンPenとの距離を求めることが可能となる。
図2(C)は、図2(B)に続いて移行した磁界発生期間を示している。図2(A)と異なるのは、磁界発生コイルGX(n+1)に磁界駆動信号CLKが供給されていることである。ペンPenの位置は変化していないため、図2(C)に示した磁界発生期間においては、コイルL1に誘起電圧が発生せず、容量素子Cは充電されない。これにより、図2(C)に続いて移行する磁界検出期間においては、ペンPenが近接していないと検出される。以降、同様にして、ペンPenの検出が行われる。
<電界検出の原理>
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回路を示し、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。
駆動電極TL(2)に、電界駆動信号Tx(2)が供給されると、図3(B)に示すように、駆動電極TL(2)と、この駆動電極TL(2)と直交する検出電極RL(n)との間で電界が発生する。このとき、指FGが、駆動電極TL(2)の近傍をタッチしていると、指FGと駆動電極TL(2)との間でも電界が発生し、駆動電極TL(2)と検出電極RL(n)との間で発生している電界が減少する。これにより、駆動電極TL(2)と検出電極RL(n)との間の電荷量が減少する。その結果、図3(C)に示すように、駆動信号Tx(2)の供給に応答して生じる電荷量は、指FGがタッチしているときは、タッチしていないときに比べてΔQだけ減少する。電荷量の差は、電圧の差として表れ、単位検出回路13−nに供給され、検出信号として出力される。
他の駆動電極についても、同様にして、電界駆動信号を供給することにより、指FGがタッチしているか否かに応じた信号の電圧変化が、検出電極RL(0)〜RL(p)に生じ、検出信号として出力されることになる。これにより、指FGがタッチしているか否か、および座標を抽出することが可能となる。
上記したように、磁界検出の際には、駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、選択された駆動電極に磁界駆動信号が供給され、電界検出の際には、選択された駆動電極に電界駆動信号が供給される。一方、表示の際には、駆動電極TL(0)〜TL(p)に、表示駆動信号が供給される。表示駆動信号によって、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれは、同じ電圧とされるため、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、1個の共通電極と見なすことができる。
<表示装置の全体構成>
図4は、実施の形態1に係わる表示装置1の構成を示すブロック図である。図4において、表示装置1は、表示パネル(液晶パネル)、制御装置3、ゲートドライバ4(第1ゲートドライバ4L、第2ゲートドライバ4R)およびタッチ制御装置5を備えている。また、表示装置1は、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDL、第2選択駆動回路SDRおよび検出回路DETを備えている。表示パネルは、表示を行う表示領域とその周辺の額縁領域とを備えている。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額縁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。
表示領域2は、複数の画素が行列状に配置された画素配列を有している。画素配列には、複数の信号線、複数の駆動電極、複数の走査線および複数の検出電極が配置されている。図4を参照して述べると、画素配列において、信号線SL(0)〜SL(p)は、縦方向(列方向)に延在し、横方向(行方向)に平行に配置されている。また、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、横方向に延在し、縦方向に平行に配置されている。さらに、走査線は、横方向に延在し、縦方向に平行に配置され、検出電極RL(0)〜RL(p)は、縦方向に延在し、横方向に平行に配置されている。この場合、画素は、かかる複数の信号線と複数の走査線とが交差することにより形成される空間に配置されている。表示の期間(表示期間)においては、信号線と走査線により、画素が選択され、選択された画素には、そのときの信号線の電圧と、駆動電極の電圧が印加され、信号線と駆動電極との間の電圧差に従った表示が行われる。
制御装置3は、外部端子Ttに供給されるタイミング信号と入力端子Tiに供給される画像情報とを受け、表示期間のとき、画像情報に従った画像信号を形成し、複数の信号線SL(0)〜SL(p)に供給する。また、制御装置3は、外部端子Ttに供給されるタイミング信号とタッチ制御装置5からの制御信号SWとを受け、種々の信号を形成する。図4には、制御装置3により形成される信号のうち、説明に必要な信号のみが、代表として描かれている。すなわち、制御装置3は、同期信号TSHD、駆動信号TPH、TPL、制御信号COMFL、検出タイミング信号TPSEL、状態選択信号VSEL1、VSEL2を形成する。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AR、CK−BR、CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLを形成する。
特に制限されないが、この実施の形態1において、制御装置3は、離間量レジスタS−REGを備えている。この離間量レジスタS−REGに格納された情報に基づいて、制御装置3は、スタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLおよびシフトクロック信号を形成する。
同期信号TSHDは、表示領域2において表示を行う表示期間とタッチ検出を行うタッチ検出期間とを識別する同期信号である。制御装置3は、この同期信号TSHDによって、タッチ制御装置5が、タッチ検出期間の際に動作するように制御する。
ゲートドライバ4は、表示のとき、制御装置3からのタイミング信号に従って走査線信号Vs0〜Vspを形成し、表示領域2内の走査線に供給する。表示期間においては、ハイレベルの走査線信号が供給されている走査線に接続されている画素が選択され、選択された画素は、そのとき信号線SL(0)〜SL(p)に供給されている画像信号に従った表示を行う。
検出回路DETは、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際に、検出電極RL(0)〜RL(p)における信号の変化を検出し、検出信号Rx(0)〜Rx(p)として出力する。
タッチ制御装置5は、検出信号Rx(0)〜Rx(p)を受け、タッチされた位置の座標を抽出し、外部端子Toから出力する。また、タッチ制御装置5は、制御信号SWを出力するとともに、同期信号TSHDを受け、制御装置3に同期して動作する。
表示領域2は、画素配列の行に平行した辺2−U、2−Dと、画素配列の列に平行した辺2−R、2−Lを有している。ここで、辺2−Uと辺2−Dは、互いに対向した辺であり、この2辺の間に、画素配列における複数の駆動電極と複数の走査線が配置されている。また、辺2−Rと辺2−Lも、互いに対向した辺であり、この2辺の間に、画素配列における複数の信号線と複数の検出電極が配置されている。
第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLは、表示領域2の辺2−Lに沿って、複数の駆動電極の第1端に近接するように配置されており、第1選択駆動回路SDLは、辺2−Lにおいて、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれの第1端に接続されている。同様に、第2スキャナ回路対SCRおよび第2選択駆動回路SDRは、表示領域2の辺2−Rに沿って、複数の駆動電極の第2端に近接するように配置されており、第2選択駆動回路SDRは、辺2−Rにおいて、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれの第2端に接続されている。
第1スキャナ回路対SCLは、一対の第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLを有し、第1選択駆動回路SDLは、選択回路SELLと駆動回路DRVLを有している。同様に、第2スキャナ回路対SCRは、一対の第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRを有し、第2選択駆動回路SDRは、選択回路SELRと駆動回路DRVRを有している。
第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRは、磁界タッチ検出のとき、駆動電極TL(0)〜TL(p)から、所望の駆動電極を選択し、選択した駆動電極に磁界駆動信号と接地電圧とを供給し、電界タッチ検出のときにも、所望の駆動電極を選択し、選択した駆動電極に電界駆動信号を供給する。そのため、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRによって、駆動電極を駆動する駆動回路が構成されていると見なすことができる。
第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRについては、後で図を用いて詳しく説明するので、ここでは、これ以上、説明しない。
<表示装置のモジュール構成>
図5は、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。また、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。
領域502であって、表示領域2の辺2−Lとモジュール500の辺500−Lとの間の額縁領域には、図4で示した第1ゲートドライバ4L、第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLが配置されている。表示領域2の辺2−Rとモジュール500の辺500−Rとの間の額縁領域には、図4で示した第2ゲートドライバ4R、第2スキャナ回路対SCRおよび第2選択駆動回路SDRが配置されている。表示領域2の辺2−Dとモジュール500の辺500−Dとの間の額縁領域には、図4で示した検出回路DETおよび制御装置3が配置されている。検出回路DETは、領域501の第1基板TGBの第1主面TSF1に形成された配線および部品により構成されている。平面視で見たとき、検出回路DETを覆うように、制御装置3が、第1基板TGBに実装されている。また、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRを構成する配線および部品も、領域502における第1基板TGBの第1主面TSF1に形成されている。
図4において説明した検出信号Rx(0)〜Rx(p)は、フレキシブルケーブルFB1内の配線を介して、タッチ制御装置5に供給される。領域501には、フレキシブルケーブルFB2が接続されており、このフレキシブルケーブルFB2に設けられたコネクタCNを介して、タッチ制御装置5と制御装置3との間で信号の送受信が行われる。
表示領域2には、既に述べたように、複数の画素が行列状に配列された画素配列を有しており、画素配列の行に沿って配置された複数の駆動電極TL(0)〜TL(p)および走査線と、配列の列に沿って配置された複数の信号線SL(0)〜SL(p)と複数の検出電極RL(0)〜RL(p)とを備えている。図5には、例として、2個の駆動電極TL(n)、TL(m)と2個の信号線SL(k)、SL(n)と3個の検出電極RL(n−2)〜RL(n)が示されている。なお、図5では、走査線は、省略されているが、走査線は、例示した駆動電極TL(n)、TL(m)と平行して、延在している。
また、図5には、画素配列が、破線PDMとして示されており、画素配列PDMに配置されている複数の画素のうち、表示領域2の4個の角に配置されている画素と、例示した駆動電極および信号線との交差部に配置された画素が、Pixとして示されている。
<電磁誘導方式の入力検出装置をインセル化する場合>
図6〜図12は、電磁誘導方式の入力検出装置をインセル化した表示装置で磁界を発生する場合を説明するための説明図である。電磁誘導方式の入力検出装置をインセル化した表示装置では、図4、図5に示した駆動電極TL(0)〜TL(p)及び駆動電極の駆動回路を用いて磁界を発生させる。このうち、図6〜図9は、実施の形態1に係わる説明図であり、図10〜図12は、実施の形態1に対する比較例の説明図である。図6、図7および図10では、図面が複雑になるのを避けるために、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)〜TL(n+5)に対応する第1ゲートドライバ4L、第2ゲートドライバ4R、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの部分のみが示されている。
第1ゲートドライバ4L、第2ゲートドライバ4R、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRは、図5で示したように額縁領域に配置されている。第1ゲートドライバ4L、第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLが、表示領域2の辺2−Lとモジュール500の辺500−Lとの間の額縁領域において、表示領域2の辺2−Lに沿って配置されている。第1スキャナ回路対SCLは、第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLを有する。第1選択駆動回路SDLは、単位駆動回路USL、第1配線TPHおよび第2配線TPLを有する。第2ゲートドライバ4R、第2スキャナ回路対SCRおよび第2選択駆動回路SDRが、表示領域2の辺2−Rとモジュール500の辺500−Rとの間の額縁領域において、表示領域2の辺2−Rに沿って配置されている。第2スキャナ回路対SCRは、第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRを有する。第2選択駆動回路SDRは、単位駆動回路USR、第1配線TPHおよび第2配線TPLを有する。
静電容量方式では、表示装置と一体化し、電極や駆動回路を表示装置と兼用するインセルタイプのタッチパネルの量産が進んでいる。インセルタイプのタッチパネルは、コストの低減やパネルの厚みの低減などの面でオンセルタイプのタッチパネルよりも有利である。一方、電磁誘導方式では、オンセルタイプのタッチパネルが主流であり、コストが上昇し、パネルの厚みが増すという難点があった。そのため、電磁誘導方式でも、インセル化することが有効な手段である。
しかしながら、電磁誘導方式のタッチパネルをインセル化すると、表示領域の周辺の額縁領域内に図2で説明した磁界駆動信号CLKを供給する信号配線を引き回す必要があるため、その信号配線から磁界が発生し、ノイズ源となってしまうという問題があった。そこで、本発明者は、電磁誘導方式と静電容量方式とで共にインセル化する場合のノイズ低減を実現することを検討した。実施の形態1では、電磁誘導方式と静電容量方式とで共にインセル化する場合のノイズ低減が可能な入力検出装置を提供することにある。
まず、実施の形態1に係わる表示装置1の特徴を分かり易くするために、実施の形態1に対する比較例について説明する。図10〜図12は、実施の形態1に対する比較例に係わる表示装置の磁界発生期間の動作の説明図であり、図10は電磁誘導方式による磁界タッチ検出の単位磁界発生期間を説明する説明図を示し、図11は波形図を示し、図12は近端と遠端との波形差を説明する説明図を示す。
図11に示される比較例の表示装置では、タッチ用状態選択信号VSEL1(VSEL2)がハイレベルの磁界発生期間において、選択された駆動電極の一方の端部から、第1配線TPHに供給される、交流波形の駆動信号を入力し、他方の端部から第2配線TPLに供給される直流の所定電圧を入力して電流を流して(変化させて)磁界を発生する単位期間(単位磁界発生期間)と、電流を流さずに磁界の発生を休む期間(磁界発生休止期間)とを交互に繰り返すことになる。第1配線TPHに供給される交流波形の駆動信号ACは、例えば接地電圧のような第2電圧Vsとこれより高い第1電圧Vdとの間で値が周期的に変化する信号(AC)である。一方、第2配線TPLに供給される駆動信号は、例えば接地電圧のような第2電圧Vsである。
図11では、駆動信号ACの電圧がVdの時に磁界が発生し、駆動信号ACの電圧がVsの時に磁界の発生を休むことになっている。
図10では、図11の単位磁界発生期間の状態を示しており、選択された第2駆動電極TL(n+1)は、その第2端n2から、第1配線TPHに供給される交流波形の駆動信号(AC)の電圧Vdを入力し、第1端n1から、第2配線TPLに供給される接地電圧Vsを入力している。同時に、選択された第1駆動電極TL(n+3)は、第1端n1から、第1配線TPHに供給される交流波形の駆動信号(AC)の電圧Vdを入力し、第2端n2から、第2配線TPLに供給される接地電圧Vsを入力している。
この場合、選択された第2駆動電極TL(n+1)は、第2端n2から第1端n1に向けて電流I11が流れて磁界φ11が発生し、同時に、選択された第1駆動電極TL(n+3)は、第1端n1から第2端n2に向けて電流I12が流れて磁界φ12が発生する。選択された第1駆動電極TL(n+3)と第2駆動電極TL(n+1)とに挟まれた非選択の駆動電極TL(n+2)の領域には、これらの磁界φ11、φ12が重畳されることになる。
図10に示すような比較例の場合に第1配線TPHには、(1)ゲートドライバ4L、4Rに接続される走査線とのクロス容量(走査線本数分)、(2)スキャナ回路対SCL、SCRに接続されるスイッチ制御線とのクロス容量(駆動電極段数×2本分)、(3)並走するスキャナ回路対SCL、SCRに使われている電源などの配線との隣接容量、(4)配線抵抗、といった負荷が形成される。なお、図10では、第1配線TPHの負荷を示す(1)(2)(3)(4)を左側または右側の一方のみ記載しているが、第1配線TPHの負荷は左側および右側の両方に生じる現象である。このため、第1配線TPHに交流波形の信号を供給するとこれらの負荷が形成された状態で交流波形の振幅を電圧Vsから電圧Vdまで変動する必要があるため、第1配線TPHを流れる交流波形ACの周波数が低下する。この結果、検出電極RLにおける検出信号の出力値の低下(パルス数の低減)によるタッチ特性の低下が発生する。
また、図10に示すような比較例の場合に、第1配線TPHには、上記(1)(2)(3)(4)の負荷が付いているため、図12に示すように、電圧供給源である制御装置3に近い近端と制御装置3に遠い遠端とでは波形に遅延差が生じる。
遠端の波形は、近端の波形に比べて、負荷が多い為立ち上がりが緩やかになり、また、立ち下がりも緩やかになる。その結果、電圧Vdに達するまでの期間および電圧Vsに戻るまでの期間が近端よりも長くなり一回の交流波形の変化に要する時間が長くなる。なお、図10に示す第1配線TPHにおいては、近端は駆動電極TL(n+5)に対応する位置とし、遠端は駆動電極TL(n)に対応する位置として示しているが、実施の形態1においては、近端は駆動電極TL(p)に対応する位置となり、遠端は駆動電極TL(0)に対応する位置となる。このように、近端と遠端とで第1配線に流れる信号波形に差異が生じると、電圧差により第1配線TPH自体にも電流が流れ、かつ電流が変化することとなる。この結果、余計な磁界が発生し、ノイズ源となる。
そこで、実施の形態1においては、図6〜図9に示すような工夫を施している。図6〜図9は、実施の形態1に係わる表示装置1の磁界発生期間における動作の説明図であり、図6は電磁誘導方式による磁界タッチ検出の単位磁界発生期間を説明する説明図を示し、図7は電磁誘導方式による磁界タッチ検出の磁界発生休止期間を説明する説明図を示し、図8は波形図を示し、図9は近端と遠端との波形差を説明する説明図を示す。
実施の形態1においては、図8に示すように、第1配線TPHに供給する駆動信号は、直流電圧とする。この直流電圧の駆動信号は、例えば接地電圧のような第2電圧Vsより高い第1電圧Vdの信号(DC)である。すなわち、実施の形態1において、第1配線TPHは、駆動電極に第1電圧Vdを供給し、第2配線TPLは、駆動電極に第2電圧Vsを供給する。第1電圧Vdおよび第2電圧Vsの両方が直流電圧である。合わせて、実施の形態1では磁界発生期間においてタッチ用状態選択信号VSEL1(VSEL2)を所定の周期で複数回変化させ、この周期に同期して、第1配線TPHと第2配線TPLとを交互に選択して、第1配線TPHの第1電圧Vdと第2配線TPLの第2電圧Vsとを交互に切り替えることで交流信号を駆動電極の一方の端部に供給する。また、磁界発生期間の間、他方の端部には第2配線TPLから第2電圧Vsを供給する。この場合に、タッチ用状態選択信号VSEL1(VSEL2)は、単位磁界発生期間ではハイレベルであり、磁界発生休止期間ではロウレベルである。
この時、駆動電極に供給される交流信号が図2の磁界駆動信号に相当し、タッチ用状態選択信号VSEL1(VSEL2)の周波数が磁界駆動信号の周波数に相当する。
実施の形態1において、単位磁界発生期間を示す図6では、選択された第2駆動電極TL(n+1)は、その第2端n2から、第1配線TPHに供給される第1電圧Vdが供給され、第1端n1から、第2配線TPLに供給される第2電圧Vsが供給されている。同時に、選択された第1駆動電極TL(n+3)は、第1端n1から、第1配線TPHに供給される第1電圧Vdが供給され、第2端n2から、第2配線TPLに供給される第2電圧Vsが供給されている。図6では、第1配線TPHに供給された第1電圧Vdが、+で示されており、第2配線TPLに供給された第2電圧Vsが、0で示されている。
この場合、選択された第2駆動電極TL(n+1)は、その第2端n2から第1端n1に向けて電圧差によって電流I11が流れて磁界φ11が発生し、同時に、選択された第1駆動電極TL(n+3)は、第1端n1から第2端n2に向けて電圧差によって電流I12が流れて磁界φ12が発生する。第2駆動電極TL(n+1)と第1駆動電極TL(n+3)とに挟まれた非選択の駆動電極TL(n+2)の領域には、これらの磁界が重畳されることになる。
実施の形態1において、磁界発生休止期間を示す図7では、選択された駆動電極TL(n+1)およびTL(n+3)は、その一対の第1端n1および第2端n2から、第2配線TPLに供給される第2電圧Vsが供給されている。この場合、選択された駆動電極TL(n+1)およびTL(n+3)は、第1端n1と第2端n2との間で電圧差がなく、電流が流れず磁界が発生することはない。
すなわち、この実施の形態では、磁界発生期間において、第1駆動電極TL(n+3)の第1端n1と第2駆動電極TL(n+1)の第2端n2に第1電圧Vdと第2電圧Vsが交互に供給され、第1駆動電極TL(n+3)の第2端n2と第2駆動電極TL(n+1)の第1端n1には第2電圧Vsが継続的に供給されている。
図6および図7に示すような実施の形態1の場合に、第1配線TPHに供給される駆動信号が直流電圧の第1電圧Vdであると、図10に示すような比較例の場合の(1)(2)(3)(4)の負荷の影響を著しく低減させることができる。実施の形態1においては、図9に示すように、状態選択信号VSEL1(VSEL2)の切り替わり時点で、第1配線TPHおよび第2配線TPLの波形は一瞬歪む場合があるが、第1配線TPHに供給される電圧が直流電圧の場合は制御装置3内の電圧供給源から即座に電荷供給されるため、歪は非常に小さく抑えられる。
この結果、駆動電極TLに供給される磁界駆動信号の速度(周波数)の低下が著しく低減され、磁界タッチ検出の検出速度を向上させることができる。
また、実施の形態1においては、図9に示すように、第1配線TPHと第2配線TPLとの両方において、近端と遠端との波形差が生じづらい。この結果、余計な磁界が発生しづらくなり、ノイズを低減することができる。
<第1スキャナ回路対、第2スキャナ回路対、第1選択駆動回路および第2選択駆動回路の構成>
実施の形態1に係る表示装置1においては、第1スキャナ回路対、第2スキャナ回路対、第1選択駆動回路および第2選択駆動回路を介して駆動電極に第1電圧及び第2電圧を供給している。これらの構成について以下に説明する。
図13は、実施の形態1に係わる第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成を示すブロック図である。図13では、図面が複雑になるのを避けるために、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)〜TL(n+5)に対応する第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの部分のみが示されている。図13に示していない駆動電極TL(0)〜TL(n−1)およびTL(n+6)〜TL(p)についても、同様な構成になっている。ここでは、図13に示した部分を、代表として説明する。
第1選択駆動回路SDLは、選択回路SELLと駆動回路DRVLとを備えており、表示領域2の辺2−Lに沿って配置されている。駆動回路DRVLは、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した複数の単位駆動回路USLと、第1配線TPHおよび第2配線TPLを備えている。また、選択回路SELLも、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれに対応した単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)を備えている。また、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれは、一対の第1端n1および第2端n2を有している。
単位駆動回路USLのそれぞれは、単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)に1対1に対応しており、第1スイッチS01と第2スイッチS00とを備えている。第1スイッチS01は、対応する駆動電極の第1端n1と第1配線TPHとの間に接続され、第2スイッチS00は、対応する駆動電極の第1端n1と第2配線TPLとの間に接続されている。第1スイッチS01は、対応する単位選択回路からの第1単位選択信号によってスイッチ制御され、第2スイッチS00も、対応する単位選択回路からの第2単位選択信号によってスイッチ制御される。図6〜9で述べた直流の第1電圧Vdが、第1配線TPHに供給され、直流の第2電圧Vsが、第2配線TPLに供給される。
駆動電極TL(n)を例にして述べると、単位選択回路SEL(n)と、この単位選択回路SEL(n)に接続された単位駆動回路USLが、駆動電極TL(n)に対応していることになる。駆動電極TL(n)の第1端n1は、単位選択回路SEL(n)からの第1単位選択信号SELH_L(n)によってスイッチ制御される第1スイッチS01を介して、第1配線TPHに接続されている。また、駆動電極TL(n)の第1端n1は、単位選択回路SEL(n)からの第2単位選択信号SELG_L(n)によってスイッチ制御される第2スイッチS00を介して、第2配線TPLに接続されている。
すなわち、単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)を含む選択回路SELは、単位駆動回路USLを介して、第1配線TPHおよび第2配線TPLと、駆動電極TL(n)の第1端n1とを接続する。
選択回路SELは本発明に係る第1選択回路である。
残りの駆動電極TL(n+1)〜TL(n+5)のそれぞれも、その第1端n1は、対応する単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)からの第1単位選択信号SELH_L(n+1)〜SELH_L(n+5)によってスイッチ制御される第1スイッチS01を介して、第1配線TPHに接続されている。また、それぞれの第1端n1は、対応する単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)からの第2単位選択信号SELG_L(n+1)〜SELG_L(n+5)によってスイッチ制御される第2スイッチS00を介して、第2配線TPLに接続されている。
選択回路SELLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)には、第1スキャナ回路対SCLから、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際に、選択信号が供給される。すなわち、第1スキャナ回路対SCLを構成する一対の第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLから第1選択信号および第2選択信号が供給される。
すなわち、第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLは、駆動電極のそれぞれに対応する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)を共有し、第1選択信号および第2選択信号を供給する。
この実施の形態1においては、第1選択信号は、正相の第1選択信号AL(n)〜AL(n+5)と逆相の第1反転選択信号XAL(n)〜XAL(n+5)によって構成されている。ここで、逆相の第1反転選択信号XAL(n)〜XAL(n+5)は、正相の第1選択信号AL(n)〜AL(n+5)を位相反転した選択信号である。同様に、第2選択信号も、正相の第2選択信号BL(n)〜BL(n+5)と、位相反転により得られた逆相の第2反転選択信号XBL(n)〜XBL(n+5)によって構成されている。
図13では、図面が複雑になるのを避けるために、逆相の第1選択信号は、正相の第1選択信号AL(n)を位相反転した第1反転選択信号XAL(n)のみが示されている。同様に、逆相の第2選択信号は、正相の第2選択信号BL(n)を位相反転した第2選択信号XBL(n)のみが示されている。以後の説明では、正相の第1選択信号を、第1選択信号と称し、逆相の第1選択信号を、第1反転選択信号と称する。また、正相の第2選択信号を、第2選択信号と称し、逆相の第2選択信号を、第2反転選択信号と称する。
第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLのそれぞれは、複数のシフト段が直列接続されたシフトレジスタを有しており、それぞれのシフトレジスタには、シフトクロック信号CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AL、ST−BLが供給される。
図14(A)および(B)は、実施の形態1に係わる第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLの構成を概略的に示すブロック図である。図14(A)は、第1スキャナ回路SCALの構成を示し、図14(B)は、第2スキャナ回路SCBLの構成を示している。第1スキャナ回路SCALおよび第2スキャナ回路SCBLのそれぞれは、特に制限されないが、表示領域2に配置された駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれに対応したシフト段を備えており、これらのシフト段が、直列的に接続されることによって、シフトレジスタが構成されている。図14(A)および(B)には、図13に示した駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応するシフト段FAL(n)〜FAL(n+5)、FBL(n)〜FBL(n+5)のみが示されている。
シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれは、クロック端子CK、データ入力端子Dおよびデータ出力端子Qを備えており、クロック端子CKに供給されているシフトクロック信号CK−ALの変化に同期して、データ入力端子Dに供給されているデータ(情報)を取り込み、データ出力端子Qから出力する。シフト段FAL(n)のデータ出力端子Qは、次段のシフト段FAL(n+1)のデータ入力端子Dに接続され、シフト段FAL(n+1)のデータ出力端子Qは、次段のシフト段FAL(n+2)のデータ入力端子Dに接続されている。以降、シフト段のデータ出力端子Qが、次段のシフト段のデータ入力端子Dに接続されることにより、シフト段が直列的に接続されている。シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれのクロック端子CKには、シフトクロック信号CK−ALが供給される。また、図14(A)において、初段となるシフト段FAL(n)のデータ入力端子Dには、スタート信号ST−ALが供給される。
磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、駆動電極の選択を示す選択情報が、スタート信号ST−ALとして、シフト段FAL(n)に供給される。また、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、シフトクロック信号CK−ALが周期的に変化する。これにより、例えばシフト段FAL(n)に選択情報であるスタート信号ST−ALが取り込まれ、シフトクロック信号CK−ALが変化するたびに、選択情報であるスタート信号ST−ALは、シフト段FAL(n)からシフト段FAL(n+5)へ向かって順次移動することになる。この実施の形態1においては、特に制限されないが、選択を示す選択情報は、ハイレベルである。そのため、ハイレベルが、シフト段FAL(n)からシフト段FAL(n+5)へ向かって移動することになる。
シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のデータ出力端子Qから出力される信号が、第1スキャナ回路SCALから出力される第1選択信号となる。シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれが、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に1対1で対応しているため、シフト段FAL(n)のデータ出力端子Qから出力される信号が、第1選択信号AL(n)および第1反転選択信号XAL(n)となる。同様に、シフト段FAL(n+1)〜FAL(n+5)のデータ出力端子Qから出力される信号が、第1選択信号AL(n+1)〜AL(n+5)および第1反転選択信号XAL(n+1)〜XAL(n+5)となる。そのため、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、第1選択信号AL(n)からAL(n+5)に向かって、第1選択信号は、順次ハイレベルとなり、第1反転選択信号は、第1反転選択信号XAL(n)からXAL(n+5)に向かって、順次ロウレベルとなる。
第1スキャナ回路SCALを構成するシフト段FAL(n)〜FAL(n+5)を例にして説明したが、第2スキャナ回路SCBLを構成するシフト段FBL(n)〜FBL(n+5)も同様である。シフト段FBL(n)〜FBL(n+5)には、シフトクロック信号として、CK−BLが供給され、スタート信号として、ST−BLが供給される。選択を示すハイレベルのスタート信号ST−BLは、シフトクロック信号CK−BLの変化に同期して、シフト段FBL(n)からFBL(n+5)へ向かって移動し、第2選択信号BL(n)〜BL(n+5)および第2反転選択信号XBL(n)〜XBL(n+5)として、出力される。
選択回路SELLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)は、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際、対応する第1選択信号または対応する第2選択信号が、駆動電極の選択を示しているとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する単位駆動回路USL内の第1スイッチS01、第2スイッチS00を、オン状態とするような第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)および第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)を形成する。
第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLを例にして説明したが、第2スキャナ回路対SCRおよび第2選択駆動回路SDRも、同様になっている。そのため、第2スキャナ回路対SCRおよび第2選択駆動回路SDRについては、簡単に説明する。
図15(A)および(B)は、実施の形態1に係わる第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRの構成を概略的に示すブロック図である。第2スキャナ回路対SCRも、一対の第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRを備えており、それぞれの第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRは、図15(A)および(B)に示すように、複数のシフト段FAR(n)〜FAR(n+5)、FBR(n)〜FBR(n+5)を有するシフトレジスタを備えている。第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタには、ハイレベルのスタート信号ST−ARが供給され、シフトクロック信号CK−ARの変化に同期して、順次移動する。また、第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにも、ハイレベルのスタート信号ST−BRが供給され、シフトクロック信号CK−BRの変化に同期して、順次移動する。ここで、ハイレベルのスタート信号ST−AR、ST−BRの移動する方向は、スタート信号ST−AL、ST−BLの移動する方向と同じである。また、シフトクロック信号CK−AR、CK−BRは、シフトクロック信号CK−AL、CK−BLと同じ周期のクロック信号である。
第3スキャナ回路SCARからは、第1スキャナ回路SCALと同様に、それぞれの駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)、第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)が出力され、第4スキャナ回路SCBRからは、第2スキャナ回路SCBLと同様に、それぞれの駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)、第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)が出力される。なお、図13では、第1反転選択信号XAR(n)と第2反転選択信号XBR(n)のみが示されている。
選択回路SELRは、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)を備えている。単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)は、対応する第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)、第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)、第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)、第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)および状態選択信号VSEL1、VSEL2を受け、第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)と第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)を形成する。
すなわち、第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRは、駆動電極のそれぞれに対応する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)を共有し、第1選択信号および第2選択信号を供給する。
表示領域2の辺2−Rに沿って配置された駆動回路DRVRは、複数の単位駆動回路USR、第1配線TPHおよび第2配線TPLを備えている。単位駆動回路USRは、対応する駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれの第2端n2と第1配線TPHとの間に接続された第1スイッチS01と第2端n2と第2配線TPLとの間に接続された第2スイッチS00とを備えている。単位駆動回路USR内の第1スイッチS01は、対応する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)からの第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)によってスイッチ制御され、第2スイッチS00は、対応する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)からの第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)によってスイッチ制御される。
単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)を含む選択回路SERは、単位駆動回路USRを介して、第1配線TPHおよび第2配線TPLと、駆動電極TL(n)の第2端n2とを接続する。
選択回路SERは本発明に係る第2選択回路である。
選択回路SELLと同様に、選択回路SELRを構成する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)は、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際、対応する第1選択信号または対応する第2選択信号が、駆動電極の選択を示しているとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する単位駆動回路USR内の第1スイッチS01および第2スイッチS00を、オン状態とするような第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)および第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)を形成する。
<第1選択駆動回路および第2選択駆動回路の構成>
第1選択駆動回路SDLを構成する選択回路SELLは、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応した複数の単位選択回路SEL(0)〜SEL(p)を備えており、駆動回路DRVLも、駆動電極に対応した複数の単位駆動回路USLを備えている。単位選択回路SEL(0)〜SEL(p)は、互いに同じ構成を有し、単位駆動回路USLも互いに同じ構成を有している。同様に、第2選択駆動回路SDRを構成する選択回路SELRも、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応し、互いに同じ構成を有する単位選択回路SER(0)〜SER(p)を備えており、駆動回路DRVRも、互いに同じ構成を有する複数の単位駆動回路USRを備えている。
そのため、ここでは、駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLを例にして、第1選択駆動回路SDLを説明し、駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SER(n)および単位駆動回路USRを例にして、第2選択駆動回路SDRを説明する。
図16は、実施の形態1に係わる第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成を示す回路図である。ここで、図16(A)は、第1選択駆動回路SDLを構成する単位選択回路SEL(n)と単位駆動回路USLの構成を示しており、図16(B)は、第2選択駆動回路SDRを構成する単位選択回路SER(n)と単位駆動回路USRの構成を示している。
単位選択回路SEL(n)は、N型電界効果トランジスタ(以下、Nトランジスタとも称する)N1L〜N7Lと、P型電界効果トランジスタ(以下、Pトランジスタとも称する)P1L〜P5Lと、インバータ回路IV1L〜IV3Lを備えている。本明細書においては、Pトランジスタは、ゲートに○印を付して、Nトランジスタと区別するように描かれている。
NトランジスタN1LとPトランジスタP1Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続されるように、それぞれのソースとドレインが接続されている。また、NトランジスタN1Lのゲートには、第1選択信号AL(n)が供給され、PトランジスタP1Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN1LとPトランジスタP1Lによって、第1選択信号AL(n)によりスイッチ制御される第1転送スイッチTP1Lが構成されている。同様に、NトランジスタN2LとPトランジスタP2Lによって、第1選択信号AL(n)によりスイッチ制御される第2転送スイッチTP2Lが構成されている。
第1転送スイッチTP1Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL1が供給され、第2転送スイッチTP2Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL2が供給されている。また、第1転送スイッチTP1Lの他方の端子は、インバータ回路IV2Lの入力に接続されている。同様に、第2転送スイッチTP2Lの他方の端子は、インバータ回路IV3Lの入力に接続されている。
NトランジスタN5Lは、そのソース・ドレイン経路が所定の電圧VGLOとインバータ回路IV2Lの入力との間に接続され、ゲートには第2選択信号BL(n)が供給されている。この所定の電圧VGLOは、例えばロウレベルに相当する第2電圧Vsである。これにより、NトランジスタN5Lは、第2選択信号BL(n)によりスイッチ制御される。PトランジスタP5Lは、そのソース・ドレイン経路が所定の電圧VGHOとインバータ回路IV3Lの入力との間に接続され、ゲートには第2反転選択信号XBL(n)が供給されている。この所定の電圧VGHOは、例えばハイレベルに相当する第1電圧Vdである。これにより、PトランジスタP5Lは、第2反転選択信号XBL(n)によりスイッチ制御される。
インバータ回路IV2Lの出力は、第1単位選択信号SELH_L(n)として、対応する単位駆動回路USLに供給され、インバータ回路IV3Lの出力は、第2単位選択信号SELG_L(n)として単位駆動回路USLに供給される。単位駆動回路USLは、駆動電極TL(n)の第1端n1と第1配線TPHとの間に接続されたPトランジスタP6Lと、駆動電極TL(n)の第1端n1と第2配線TPLとの間に接続されたPトランジスタP7Lとを備えている。このPトランジスタP6Lが、図13に示した第1スイッチS01に相当し、PトランジスタP7Lが、図13に示した第2スイッチS00に相当する。PトランジスタP6Lは、そのゲートに、インバータ回路IV2Lから第1単位選択信号SELH_L(n)が供給され、この第1単位選択信号SELH_L(n)によってスイッチ制御される。また、PトランジスタP7Lは、そのゲートに、インバータ回路IV3Lから第2単位選択信号SELG_L(n)が供給され、この第2単位選択信号SELG_L(n)によってスイッチ制御される。
NトランジスタN6LとN7Lは、そのソース・ドレイン経路が、インバータ回路IV2Lの入力と所定の電圧VGLOとの間に直列的に接続されるように、直列接続されている。NトランジスタN6Lのゲートには、第2反転選択信号XBL(n)が供給され、NトランジスタN7Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給されている。これにより、第1選択信号AL(n)および第2選択信号BL(n)が、ロウレベルとなっているとき、すなわち駆動電極TL(n)が非選択のとき、NトランジスタN6LとNトランジスタN7Lがオン状態となり、インバータ回路IV2Lの入力には、所定の電圧VGLOが供給されることになる。そのため、駆動電極TL(n)が非選択のとき、インバータ回路IV2Lからハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n)が、PトランジスタP6Lに供給されることになり、PトランジスタP6Lはオフ状態となる。
NトランジスタN3LとPトランジスタP3Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続され、NトランジスタN3Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給され、PトランジスタP3Lのゲートには、第1選択信号AL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN3LとPトランジスタP3Lとによって、第1反転選択信号XAL(n)によりスイッチ制御される第3転送スイッチTP3Lが構成されている。また、NトランジスタN4LとPトランジスタP4Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続され、NトランジスタN4Lのゲートには、第2反転選択信号XBL(n)が供給され、PトランジスタP4Lのゲートには、第2選択信号BL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN4LとPトランジスタP4Lとによって、第2反転選択信号XBL(n)によりスイッチ制御される第4転送スイッチTP4Lが構成されている。
第3転送スイッチTP3Lと第4転送スイッチTP4Lは直列接続され、制御信号COMFLが、直列接続された第3転送スイッチTP3Lと第4転送スイッチTP4Lを介して、インバータ回路IV1Lの入力に供給されている。このインバータ回路IV1Lの出力は、インバータ回路IV3Lの入力に接続されている。これにより、第1反転選択信号XAL(n)および第2反転選択信号XBL(n)がハイレベルのとき、言い換えるならば、第1選択信号AL(n)および第2選択信号BL(n)がロウレベルのとき、第3転送スイッチTP3Lおよび第4転送スイッチTP4Lが、ともにオン状態となる。第1選択信号AL(n)および第2選択信号BL(n)が、ともにロウレベルであるため、対応する駆動電極TL(n)が非選択のとき、インバータ回路IV3Lには、第3転送スイッチTP3L、第4転送スイッチTP4Lおよびインバータ回路IV1Lを介して、制御信号COMFLが供給されることになる。制御信号COMFLをハイレベルにすることにより、駆動電極TL(n)が選択されていないとき、第2単位選択信号SELG_L(n)はハイレベルとなる。
これにより、駆動電極TL(n)が非選択のとき、制御信号COMFLをハイレベルにすることで、第1単位選択信号SELH_L(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)は、ともにハイレベルとなり、単位駆動回路USLを構成するPトランジスタP6LおよびP7Lは、ともにオフ状態となり、対応する駆動電極TL(n)の第1端n1を第1配線TPHおよび第2配線TPLから電気的に分離することが可能となる。
これに対して、第1選択信号AL(n)がハイレベルのとき、すなわち対応する駆動電極TL(n)が第1スキャナ回路SCALに選択されたとき、単位駆動回路USLを構成するPトランジスタP6LまたはP7Lが、状態選択信号VSEL1、VSEL2の電圧に応じてオン状態となる。これにより、対応する駆動電極TL(n)の第1端n1は、PトランジスタP6LまたはP7Lを介して、第1配線TPHまたは第2配線TPLに電気的に接続されることになる。
すなわち、第1選択信号AL(n)が、ハイレベルとなった場合、第1転送スイッチTP1Lと第2転送スイッチTP2Lがオン状態となる。これにより、PトランジスタP6Lのゲートには、インバータ回路IV2Lから、位相反転された状態選択信号VSEL1が、第1単位選択信号SELH_L(n)として供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、インバータ回路IV3Lから、位相反転された状態選択信号VSEL2が、第2単位選択信号SELG_L(n)として供給されることになる。
また、第2選択信号BL(n)が、ハイレベルとなった場合には、NトランジスタN5Lがオン状態となる。このとき、第2選択信号BL(n)が位相反転された第2反転選択信号XBL(n)はロウレベルとなるので、PトランジスタP5Lがオン状態となる。その結果、PトランジスタP6Lのゲートには、インバータ回路IV2Lから、所定の電圧VGLOが位相反転された所定の電圧VGHOが、第1単位選択信号SELH_L(n)として供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、インバータ回路IV3Lから、所定の電圧VGHOが位相反転された所定の電圧VGLOが、第2単位選択信号SELG_L(n)として供給されることになる。
制御装置3(図3)は、磁界タッチ検出の際、状態選択信号VSEL1、VSEL2の電圧を、交互に周期的に変化させる。すなわち、制御装置3は、磁界タッチ検出の際、状態選択信号VSEL1とVSEL2の電圧を、周期的に変化させる。このとき、状態選択信号VSEL1とVSEL2とが相補的な電圧、例えば一方がハイレベルの電圧の時他方がロウレベルの電圧となるように、変化させる。
例えば、ハイレベルの第1選択信号AL(n)によって、第1転送スイッチTP1Lと第2転送スイッチTP2Lがオン状態にされている場合、周期的に電圧が変化する第1単位選択信号SELH_L(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)が、PトランジスタP6L、P7Lに供給される。このとき、状態選択信号VSEL1とVSEL2を相補的に変化させると、第1単位選択信号SELH_L(n)と第2単位選択信号SELG_L(n)の電圧も相補的に変化することになる。これにより、PトランジスタP6LとP7Lは、状態選択信号VSEL1とVSEL2の変化に伴って交互にオン状態となる。その結果、第1配線TPHと第2配線TPLに供給されている第1電圧Vdと第2電圧Vsが、単位駆動回路USLを介して、時間的に交互に駆動電極TL(n)に供給されることになる。
同様に、ハイレベルの第2選択信号BL(n)によって、NトランジスタN5LとPトランジスタP5Lがオン状態にされている場合には、位相反転された所定の電圧VGLOが、第1単位選択信号SELH_L(n)として、インバータ回路IV2LからPトランジスタP6Lに供給され、位相反転された所定の電圧VGHOが、第2単位選択信号SELG_L(n)として、インバータ回路IV3LからPトランジスタP7Lに供給されることになる。その結果、所定の電圧VGLOをロウレベルの信号(接地電圧)としたとき、PトランジスタP6Lがオフとなり、PトランジスタP7Lがオンとなるので、第1端n1が第2配線TPLに接続される。
第1選択信号AL(n)によって、第1転送スイッチTP1Lと第2転送スイッチTP2Lがオン状態にされたとき、PトランジスタP6Lのゲートに供給されるのは、位相反転された状態選択信号VSEL1であり、PトランジスタP7Lのゲートに供給されるのは、位相反転された状態選択信号VSEL2である。これに対して、第2選択信号BL(n)によって、NトランジスタN5LとPトランジスタP5Lがオン状態にされたとき、PトランジスタP6Lのゲートに供給されるのは、位相反転された所定の電圧VGLOであり、PトランジスタP7Lのゲートに供給されるのは、位相反転された所定の電圧VGHOである。すなわち、駆動電極TL(n)の選択を第1スキャナ回路SCALが示した時、第1端n1は第1配線TPHと第2配線TPLに交互に接続され、駆動電極TL(n)の選択を第2スキャナ回路SCABLが示した時、第1端n1は第2配線TPLに継続的に接続される。
駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)とそれに対応した単位駆動回路USLを例にして説明したが、選択回路SELL内の残りの単位選択回路および駆動回路DRVL内の残りの単位駆動回路も同様である。
表示領域2(図4)の辺2−Rに沿って配置された第2選択駆動回路SDR内の選択回路SELRおよび駆動回路DRVRも、選択回路SELLおよび駆動回路DRVLと同様に、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応した単位選択回路SER(0)〜SER(p)と単位駆動回路USRによって構成されている。単位選択回路SER(0)〜SER(p)は、互いに同じ構成を有しており、複数の単位駆動回路USRも互いに同じ構成を有しているため、図16(B)には、単位選択回路SER(n)と、この単位選択回路SER(n)に対応した単位駆動回路USRが代表として示されている。
単位選択回路SER(n)は、図16(A)に示した単位選択回路SEL(n)と同じ構成を有し、単位駆動回路USRは、図16(A)に示した単位駆動回路USLと同じ構成を有している。また、単位選択回路SER(n)および単位駆動回路USRの動作は、単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLと同じである。そのため、ここでは、単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLとの対応関係のみを述べて、構成と動作の詳しい説明は省略する。
単位選択回路SER(n)は、NトランジスタN1R〜N7Rと、PトランジスタP1R〜P5Rと、インバータ回路IV1R〜IV3Rを備えている。ここで、NトランジスタN1R〜N7Rは、図16(A)で説明したNトランジスタN1L〜N7Lに対応し、PトランジスタP1R〜P5Rは、図16(A)で説明したPトランジスタP1L〜P5Lに対応し、インバータ回路IV1R〜IV3Rは、図16(A)で説明したインバータ回路IV1L〜IV3Lに対応する。また、TP1R〜TP4Rは、第1〜第4転送スイッチであり、図16(A)で説明した第1〜第4転送スイッチTP1L〜TP4Lに対応している。また、単位駆動回路USRは、図16(A)で説明したPトランジスタP6LおよびP7Lに対応するPトランジスタP6RおよびP7Rを備えている。
単位選択回路SER(n)には、表示領域2の辺2−Rに沿って配置された第2スキャナ回路対SCR内の第3スキャナ回路SCARから第1選択信号AR(n)と第1反転選択信号XAR(n)が供給され、さらに第2スキャナ回路対SCR内の第4スキャナ回路SCBRから第2選択信号BR(n)と第2反転選択信号XBR(n)が供給される。また、単位選択回路SER(n)には、状態選択信号VSEL1、VSEL2、制御信号COMFLおよび所定の電圧VGLO、VGHOが供給され、図16(A)で説明した単位選択回路SEL(n)と同様にして、第1単位選択信号SELH_R(n)と第2単位選択信号SELG_R(n)を形成する。
単位駆動回路USR内のPトランジスタP6RとP7Rは、対応する駆動電極TL(n)の第2端n2と第1配線TPH、第2配線TPLとの間に接続され、図16(A)で説明した単位駆動回路USLと同様に、第1単位選択信号SELH_R(n)と第2単位選択信号SELG_R(n)によってスイッチ制御される。
<磁界タッチ検出の基本動作>
実施の形態1における磁界タッチ検出および電界タッチ検出の全体動作を説明する前に、磁界タッチ検出の基本動作を説明しておく。ここでの説明は、図2(A)および(C)で説明した磁界発生期間における動作に該当する。
図2(A)および(B)では、磁界検出の原理を説明するために、平行に配置されている駆動電極間を、電気的に直列的に接続することにより、磁界発生コイルGX(n−1)〜GX(n+3)を構成する例を説明した。実施の形態1においては、平面視で見たとき、平行に配置されている一対の駆動電極において、互いに流れる電流の方向が反対になるようにすることにより、それぞれの駆動電極において磁界を発生させ、発生した磁界が、一対の駆動電極に挟まれた領域において重畳されるようにすることによって、強い磁界が発生するようにされている。この場合、離間して平行に配置され、それぞれ反対方向に電流が流れる一対の駆動電極によって、磁界発生コイル(例えば、GX(n))が構成されていると見なすことができる。磁界タッチ検出の際に、制御装置3は、第1配線TPHに、第2電圧Vsよりも高い第1電圧Vdを供給し、第2配線TPLに、例えば接地電圧である第2電圧Vsを供給する。
以下、図6、図7、図13〜図16を用いて、磁界タッチ検出における磁界発生期間の動作概要を説明する。
一対となる第1駆動電極と第2駆動電極がそれぞれ1個の駆動電極からなり、第1駆動電極と第2駆動電極はお互いの間に1個の駆動電極を挟んで離間している場合、図4に示した離間量レジスタS−REGに、離間量nとして1を示す値が設定される。制御装置3は、シフトクロック信号CK−BLを変化させる前にシフトクロック信号CK−ALを離間量nと、第1駆動電極に含まれる駆動電極の本数である1を合計した2回(離間量n+1回)、変化させるとともに、最初にシフトクロック信号CK−ALを1回分変化させるときに、スタート信号ST−ALを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−ARを変化させる前に、2回(離間量n+1回)の回数分、シフトクロック信号CK−BRを変化させる。このときも、シフトクロック信号CK−BRを、最初に1回分変化させるとき、スタート信号ST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。すなわち、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−ARが変化する前に、シフトクロック信号CK−ALとシフトクロック信号CK−BRは、同時に、離間量+第1駆動電極に含まれる駆動電極の回数分、変化する。
制御装置3は、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを、離間量+1回分変化させた後、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRのそれぞれを、周期的に変化させる。シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRのそれぞれを周期的に変化させるとき、それぞれのシフトクロック信号の周期が同じになるように、変化させる。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−ARを、最初に変化させるとき、スタート信号ST−BLおよびST−ARのそれぞれを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。
これにより、第1スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいては、第2スキャナ回路SCBLのシフトレジスタに比べて、ハイレベルのスタート信号が、2個のシフト段分だけ、先に移動することになる。同様に、第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいては、第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタに比べて、ハイレベルのスタート信号が、2個のシフト段分だけ、先に移動することになる。
例えば、図14(B)に示した第2スキャナ回路SCBLのシフト段FBL(n)が、ハイレベルのスタート信号を保持しているとき、図14(A)に示した第1スキャナ回路SCALでは、シフト段FAL(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を保持している状態となる。このとき、図15(A)に示した第3スキャナ回路SCARにおいては、シフト段FAR(n)が、ハイレベルのスタート信号を保持しており、図15(B)に示した第4スキャナ回路SCBRにおいては、シフト段FBR(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を保持している状態となる。この状態で、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRが変化すると、それぞれのシフトレジスタに格納されているハイレベルのスタート信号は移動し、シフト段FAL(n+1)、FBL(n+3)、FAR(n+1)およびFBR(n+3)のそれぞれが、ハイレベルのスタート信号を保持する状態へ変化する。
この状態へ変化することにより、第1スキャナ回路SCALは、第1選択信号AL(n+3)をハイレベルにし、第1選択信号AL(n)〜AL(n+2)およびAL(n+4)〜AL(n+5)をロウレベルにする。同様に、第2スキャナ回路SCBLは、第2選択信号BL(n+1)をハイレベルにし、第2選択信号BL(n)およびBL(n+2)〜AL(n+5)をロウレベルにする。また、第3スキャナ回路SCARは、第1選択信号AR(n+1)をハイレベルにし、第1選択信号AR(n)およびAR(n+2)〜AL(n+5)をロウレベルにする。同様に、第4スキャナ回路SCBRは、第2選択信号BR(n+3)をハイレベルにし、第2選択信号BR(n)〜BR(n+2)およびBR(n+4)〜BR(n+5)をロウレベルにする。
第1選択信号AL(n+3)およびAR(n+1)がハイレベルとなるため、単位選択回路SEL(n+3)およびSER(n+1)における第1転送スイッチTP1L、TP1Rおよび第2転送スイッチTP2L、TP2Rがオン状態となる。このとき、第2選択信号BL(n+1)およびBR(n+3)がハイレベルとなるため、単位選択回路SEL(n+1)およびSER(n+3)におけるNトランジスタN5L、N5RおよびPトランジスタP5L、P5Rがオン状態となる。
その結果、単位選択回路SEL(n+3)に対応する単位駆動回路USLは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+3)の第1端n1を、第1配線TPHまたは第2配線TPLに接続することになる。同様に、単位選択回路SER(n+1)に対応する単位駆動回路USRは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+1)の第2端n2を、第1配線TPHまたは第2配線TPLに接続する。このとき、単位選択回路SER(n+3)に対応する単位駆動回路USRは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+3)の第2端n2を、第2配線TPLに接続し、単位選択回路SEL(n+1)に対応する単位駆動回路USLは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+1)の第1端n1を、第2配線TPLに接続する。
状態選択信号VSEL1とVSEL2は、周期的に電圧が変化する。また、その電圧の変化は、相補的である。そのため、状態選択信号VSEL1が、例えばハイレベルのとき、状態選択信号VSEL2はロウレベルとなる。状態選択信号VSEL1がハイレベルで、状態選択信号VSEL2がロウレベルのとき、単位選択回路SEL(n+3)および単位選択回路SER(n+1)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+3)およびSELG_R(n+1)は、ハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+3)およびSELH_R(n+1)は、ロウレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+3)およびSER(n+1)に対応する単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオン状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオフ状態となる。
これに対して、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+1)およびSELG_R(n+3)は、ロウレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+1)およびSELH_R(n+3)は、ハイレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)に対応した単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第2スイッチS00)がオフ状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第1スイッチS01)がオン状態となる。
図13には、このときの状態が示されている。すなわち、単位選択回路SEL(n+3)、SER(n+1)に対応した単位駆動回路USL、USR内のPトランジスタP6L、P6R(第1スイッチS01)を介して、駆動電極TL(n+3)の第1端n1と駆動電極TL(n+1)の第2端n2は、第1配線TPHに接続され、第1電圧Vd(図では+と記載)が供給されている。また、単位選択回路SER(n+3)、SEL(n+1)に対応した単位駆動回路USR、USL内のPトランジスタP7L、P7R(第2スイッチS00)を介して、駆動電極TL(n+3)の第2端n2と駆動電極TL(n+1)の第1端n1は、第2配線TPLに接続され、第2電圧Vs(図では0と記載)が供給されている。
次に、状態選択信号VSEL1がロウレベルとなり、状態選択信号VSEL2がハイレベルとなると、単位選択回路SEL(n+3)および単位選択回路SER(n+1)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+3)およびSELG_R(n+1)は、ロウレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+3)およびSELH_R(n+1)は、ハイレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+3)およびSER(n+1)に対応する単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオフ状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオン状態となる。
このとき、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+1)およびSELG_R(n+3)は、ロウレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+1)およびSELH_R(n+3)は、ハイレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)に対応した単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオフ状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオン状態となる。
その結果、状態選択信号VSEL1がロウレベルとなり、状態選択信号VSEL2がハイレベルとなると、駆動電極TL(n+3)の第1端n1と駆動電極TL(n+1)の第2端n2には、第2電圧Vs(0)が供給され、TL(n+3)の第2端n2と駆動電極TL(n+1)の第1端n1には、第2電圧Vs(0)が供給されることになる。
図6(図13も同様)は、状態選択信号VSEL1をハイレベルにし、状態選択信号VSEL2をロウレベルにしたときに、選択された駆動電極TL(n+3)、TL(n+1)に供給される駆動電圧の関係を示した図である。図6では、第2配線TPLに供給された第2電圧Vsが、0(接地電圧)で示されており、第1配線TPHに供給された第1電圧Vdが、+で示されている。
図6では、駆動電極TL(n+1)において、第2端n2(辺2−R側)から第1端n1(辺2−L側)へ向かう方向に電圧差によって電流I11が流れ、駆動電極TL(n+3)においては、第1端n1(辺2−L側)から第2端n2(辺2−R側)へ向かう方向に電圧差によって電流I12が流れることになる。電流I11、I12が流れるように変化することにより、駆動電極TL(n+1)およびTL(n+3)のそれぞれで、破線で示す方向の磁界φ11、φ12が発生し、選択された駆動電極TL(n+1)と駆動電極TL(n+3)との間に挟まれて駆動電極TL(n+2)の部分(領域)において、磁界φ11、φ12が重畳されることになる。これにより、強い磁界の変化が、駆動電極TL(n+2)の領域において生じる。
図6に示した状態で、駆動電極TL(n+1)、TL(n+3)を流れる電流I11、I12の変化量がなくなり、時間的に定常となるタイミングで、状態選択信号VSEL1をロウレベルにし、状態選択信号VSEL2をハイレベルにして駆動電極TL(n+1)、TL(n+3)の一対の第1端n1および第2端n2に、第2電圧Vs(0)を供給して、図7に示す状態にする。図7では、第2配線TPLに供給された第2電圧Vsが、0(接地電圧)で示されている。この図7の状態では、駆動電極TL(n+1)、TL(n+3)に電流が流れないため、駆動電極TL(n+2)の領域において磁界は発生しない。その後、再び、図6に示す状態となるように、駆動電極TL(n+1)、TL(n+3)を駆動して、磁界を発生することになる。表示装置1は磁界タッチ検出期間の磁界発生期間において図6の状態と図7の状態とを複数回繰り返す。
<磁界タッチ検出の全体動作>
次に、実施の形態1に係わる表示装置1における磁界タッチ検出の全体動作を説明する。
実施の形態1に係る表示装置1は電磁誘導方式の入力検出装置と静電容量方式の入力検出装置を内蔵し、磁界タッチ検出動作と電界タッチ検出動作と表示動作を時分割で行うことができる。
実施の形態1に係わる表示装置1の動作を、波形図を用いて説明するが、図面が複雑になるのを避けるために、波形図は、図17および図18に分けてある。
図17には、図4に示した第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRに共通に供給される制御信号COMFL、検出タイミング信号TPSEL、状態選択信号VSEL1、VSEL2および駆動信号TPH、TPLの波形と、第1スキャナ回路対SCLに供給されるシフトクロック信号CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AL、AT−BLの波形とが示されている。また、図17には、図13に示した単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)から出力される第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)および第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)の波形が示されている。
一方、図18には、第2スキャナ回路対SCRに供給されるシフトクロック信号CK−AR、CK−BRおよびスタート信号ST−AR、ST−BRの波形と、図13に示した単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)から出力される第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)および第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)の波形が示されている。図18を、図17の下側に配置することによって、表示装置1の動作を示す波形図が完成する。
図17および図18において、DPは、表示領域2において画像の表示が行われる表示期間を示している。また、TP(n−1)〜TP(n+4)は、磁界検出の期間(以下、磁界タッチ検出期間とも称する)を示している。また、TP(ss)は、磁界タッチ検出を開始する開始期間を示している。この実施の形態1においては、磁界タッチ検出期間TP(n−1)〜TP(n+4)のそれぞれは、図2で説明したように、磁界発生期間と磁界検出期間とによって構成されている。図17では、例として磁界タッチ検出期間TP(n+3)を構成する磁界発生期間に符合TPGが付され、磁界検出期間に符合TPDが付されている。他の磁界タッチ検出期間についても、同様に磁界発生期間TPGとそれに続く磁界検出期間TPDによって、磁界タッチ検出期間は構成されている。
この実施の形態1においては、特に制限されないが、開始期間TP(ss)以降、磁界タッチ検出期間と表示期間DPとが交互に発生するように、制御装置3が制御を行う。また、制御装置3は、1回の磁界タッチ検出期間において、1個の駆動電極の領域で磁界が発生するように制御する。この実施の形態1では、駆動電極TL(0)の領域から駆動電極TL(p)の領域に向けて、順次、磁界が発生するように制御している。図17および図18に示した磁界タッチ検出期間TP(n−1)における磁界発生期間では、駆動電極TL(n−1)の領域において、磁界が発生するように制御する。同様に、磁界タッチ検出期間TP(n)〜TP(n+4)のそれぞれにおける磁界発生期間では、駆動電極TL(n)〜TL(n+4)の領域で磁界が発生するように制御する。
この実施の形態1においては、制御装置3が、検出タイミング信号TPSELによって、第1スキャナ回路対SCLおよび第2スキャナ回路対SCR等に、磁界発生期間TPGを把握させる。すなわち、制御装置3は、磁界発生期間TPGのとき、検出タイミング信号TPSELをハイレベルにする。第1スキャナ回路対SCLおよび第2スキャナ回路対SCRは、検出タイミング信号TPSELがハイレベルのときに、上記した第1選択信号および第2選択信号を出力する。また、図4に示した検出回路DETは、検出タイミング信号TPSELがロウレベルのときに動作する。特に制限されないが、制御装置3は、制御信号COMFLと検出タイミング信号TPSELがロウレベルのときに、信号線SL(0)〜SL(p)に画像信号を供給して、表示期間DPにおいて、表示を行う。
制御装置3は、それぞれの磁界発生期間TPGのとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2の電圧を周期的に複数回、変化させる。このとき、制御装置3は、状態選択信号VSEL1とVSEL2の電圧がオーバーラップしないように、相補的に変化させる。
制御装置3は、時刻t5において、開始期間TP(ss)を始めるときから、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARを変化させ始めるが、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRについては、時刻t5よりも前に、離間量レジスタS−REGに格納されている離間量と第1駆動電極に含まれる電極数の合計に応じた数だけ、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを変化させる。図17および図18の例では、離間量レジスタS−REGに離間量として1が格納され、第1駆動電極に含まれる電極数が1の場合を示している。そのため、制御装置3は、時刻t5よりも前の時刻t1およびt3においてシフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを2回変化させる。また、制御装置3は、シフトクロック信号が1回分変化する時刻t0から時刻t2の間、スタート信号ST−ALおよびST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。
その後、時刻t4において、制御装置3は、スタート信号ST−BLおよびST−ARを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。制御装置3は、時刻t5において、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CL−ARおよびCK−BLを変化させ、以降、磁界タッチ検出期間のたびに、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CL−ARおよびCK−BLを変化させる。このとき、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BLは、互いに同じ周期となるように、制御装置3は、変化させる。
これにより、第1スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいて、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−ALを格納しているシフト段は、第2スキャナ回路SCBLのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号ST−BLを格納しているシフト段よりも、2段先に進んでいることになる。同様に、第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいて、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−BRを格納しているシフト段は、第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号ST−ARを格納しているシフト段よりも、2段先に進んでいることになる。すなわち、第1スキャナ回路SCALおよび第4スキャナ回路SCBRは、第2スキャナ回路SCBLおよび第3スキャナ回路SCARに比べて、離間量レジスタS−REGに格納されている離間量+1に相当する2個分先の駆動電極を選択することになる。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BLが、周期的に変化し、磁界タッチ検出期間TP(n−1)に到達すると、第1スキャナ回路SCALのシフト段FAL(n)(図14(A)参照)が、ハイレベルのスタート信号を保持し、ハイレベルの第1選択信号AL(n)を出力する。磁界タッチ検出期間TP(n−1)において、状態選択信号VSEL1、VSEL2が変化することにより、シフト段FAL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)からは、図17に示すように、状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に同期して変化する第1単位選択信号SELH_L(n)、第2単位選択信号SELG_L(n)が出力される。
このとき、第4スキャナ回路SCBRのシフト段FBR(n)(図15(B)参照)においても、ハイレベルのスタート信号が保持されるため、シフト段FBR(n)は、ハイレベルの第2選択信号BR(n)を出力する。そのため、磁界タッチ検出期間TP(n−1)において、ハイレベルの第1単位選択信号SELH_R(n)およびロウレベルの第2単位選択信号SELG_R(n)が、図18に示すように、対応する単位選択回路SER(n)から継続して出力されることになる。
磁界タッチ検出期間TP(n−1)の磁界発生期間TPGにおいて、駆動電極TL(n)の第1端n1に接続された単位駆動回路USLに状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に応じてロウレベルの第1単位選択信号SELH_Lまたはロウレベルの第2単位選択信号SELG_Lが供給されることにより、駆動電極TL(n)の第1端n1は、第1配線TPHまたは第2配線TPLに接続されることになる。同様に、駆動電極TL(n)の第2端n2に接続された単位駆動回路USRにロウレベルの第2単位選択信号SELG_Rおよびハイレベルの第1単位選択信号SELH_Rが供給されることにより、駆動電極TL(n)の第2端n2は、第2配線TPLに接続されることになる。
磁界タッチ検出のとき、制御装置3は、第1配線TPHに第1電圧Vd(接地電圧よりも高い電圧)を供給し、第2配線TPLに第2電圧Vs(接地電圧)を供給している。
これにより、磁界タッチ検出期間TP(n−1)の磁界発生期間TPGにおいて、駆動電極TL(n)の第1端n1は、状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に従って第1配線TPHと第2配線TPLに交互に接続されることにより第1電圧Vdと第2電圧Vsが交互に供給され、第2端n2は第2配線TPLに継続的に接続されることにより第2電圧Vsが供給され、単位磁界発生期間と磁界発生休止期間とが繰り返されることにより、磁界を発生することになる。
シフトクロック信号CK−AL、CK―BL、CK−ARおよびCK−BRが変化して、磁界タッチ検出期間TP(n+1)に到達すると、ハイレベルのスタート信号が、シフト段FAL(n+1)からシフト段FAL(n+2)へ移動し、シフト段FAL(n+2)に格納される。同様に、シフト段FBR(n+1)からシフト段FBR(n+2)へ、ハイレベルのスタート信号が移動し、シフト段FBR(n+2)に格納される。
このとき、第2スキャナ回路SCBLのシフトレジスタのシフト段FBL(n)(図14(B)参照)に、時刻t5で、第2スキャナ回路SCBLのシフトレジスタに取り込まれたハイレベルのスタート信号が、前段のシフト段から移動し、シフト段FBL(n)に格納される。同様に、このとき、第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタのシフト段FAR(n)(図15(A)参照)に、時刻t5で、第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタに取り込まれたハイレベルのスタート信号が、前段のシフト段から移動し、シフト段FAR(n)に格納される。
そのため、磁界タッチ検出期間TP(n+1)の磁界発生期間TPGにおいては、シフト段FAL(n+2)に対応した単位選択回路SEL(n+2)と、シフト段FAR(n)に対応した単位選択回路SER(n)からも、状態選択信号VSEL1、VSEL2の周期的な変化に同期した第1単位選択信号が出力されることになる。すなわち、図17および図18に示すように、単位選択回路SEL(n+2)、SER(n)から、周期的に変化する第1単位選択信号SELH_L(n+2)、SELH_R(n)および第2単位選択信号SELG_L(n+2)、SELG_R(n)が出力される。
また、単位選択回路SEL(n)、SER(n+2)から、ハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n)、SELH_R(n+2)およびロウレベルの第2単位選択信号SELG_L(n)、SELG_R(n+2)が出力される。
これにより、磁界タッチ検出期間TP(n+1)の磁界発生期間TPGにおいては、駆動電極TL(n+1)を挟む駆動電極TL(n)の第2端n2と、TL(n+2)の第1端n1に、状態選択信号VSEL1、VSEL2の周期的な変化に従って第1配線TPHと第2配線TPLに交互に接続され、駆動電極TL(n)の第1端n1と、TL(n+2)の第2端n2に第2配線TPLが継続的に接続された駆動状態になる。その結果、駆動電極TL(n)と駆動電極TL(n+2)のそれぞれで発生した磁界が、駆動電極TL(n+1)の領域において重畳されることになる。
磁界タッチ検出期間TP(n+2)〜TP(n+4)のそれぞれにおける動作は、ハイレベルのスタート信号が、順次移動することを除いて、磁界タッチ検出期間TP(n+1)と同じであるため、説明は省略する。
なお、図13に示した接続状態は、図17および図18において、一点鎖線F13で囲んだタイミングのときに相当する。
この実施の形態1においては、第1スキャナ回路SCALおよび第4スキャナ回路SCBRのそれぞれのシフトレジスタは、図17および図18に示した時刻t1において、ハイレベルのスタート信号を取り込んだ後は、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRの変化に同期して、駆動電極の非選択を示すロウレベルを取り込む。同様に、第2スキャナ回路SCBLおよび第3スキャナ回路SCARのそれぞれのシフトレジスタは、図17および図18に示した時刻t5において、ハイレベルのスタート信号を取り込んだ後は、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARの変化に同期して、駆動電極の非選択を示すロウレベルを取り込む。
これにより、ハイレベルのスタート信号を保持しているシフト段を除いたシフト段は、磁界タッチ検出期間のとき、ロウレベルの第1選択信号および第2選択信号を出力することになる。図17および図18に示した磁界タッチ検出期間TP(n+1)においてはいずれのスキャナ回路からも選択されていない、シフト段FAL(n+1)、FAL(n+3)〜FAL(n+5)、FBL(n+1)、FBL(n+3)〜FBL(n+5)、FAR(n+1)、FAR(n+3)〜FAR(n+5)およびFBR(n+1)、FBR(n+3)〜FBR(n+5)は、非選択のロウレベルを保持している。そのため、これらのシフト段から出力される第1選択信号および第2選択信号はロウレベルとなる。
図16で説明したように、第1選択信号も第2選択信号も非選択のロウレベルを示すとき、これらのシフト段に対応する駆動電極TL(n+1)、TL(n+3)〜(n+5)の一対の第1端n1および第2端n2は、第1配線TPH、第2配線TPLから電気的に分離されることになる。その結果、磁界タッチ検出期間のとき、非選択の駆動電極は、第1配線TPH、第2配線TPLに接続されず、フローティング状態となる。これにより、選択された駆動電極の電圧を変化させるとき、非選択の駆動電極との間の寄生容量の充放電を低減することが可能となり、選択された駆動電極の電圧を変化させる速度を向上することが可能となる。
また、この実施の形態1において、制御装置3は、磁界タッチ検出期間のとき、図4に示したゲートドライバ4(4L、4R)が、全ての走査線をフローティング状態とするように、ゲートドライバ4を制御する。さらに、磁界タッチ検出期間のとき、制御装置3は、全ての信号線SL(0)〜SL(p)をフローティング状態にする。これにより、選択された駆動電極の電圧を変化させるとき、走査線および信号線と選択された駆動電極との間の寄生容量の充放電を低減することが可能となり、選択された駆動電極の電圧を変化させる速度を向上することが可能となる。
磁界タッチ検出期間において、磁界発生期間TPGに続く磁界検出期間TPDでは、ペンPenからの磁界の検出が行われるが、磁界検出期間TPDにおける動作は、図2(B)で説明した動作と同じである。すなわち、第2基板CGBに形成された検出電極RL(0)〜RL(p)によって、DY(n−2)〜DY(n+1)のような磁界検出コイルを構成し、ペンPenからの磁界を検出する。図2(B)で説明した動作と同じであるため、磁界検出期間TPDの動作は省略する。
<電界タッチ検出の動作>
実施の形態1に係わる表示装置1は、磁界タッチ検出と電界タッチ検出の両方が可能である。次に、電界タッチ検出を行う場合の動作を説明する。図19は、電界タッチ検出の構成を示すブロック図である。図19に示すブロック図は、第1スイッチS01、第2スイッチS00の接続が変わるだけで、図13に示したブロック図と同じであるため、説明は省略する。図20および図21は、電界タッチ検出の動作を説明する波形図である。
表示装置1の構成は、図19に示すように、電界タッチ検出の場合も同じであり、制御装置3によって形成される信号の波形が、磁界タッチ検出のときとは異なる。電界タッチ検出の動作を、波形図を用いて説明するが、図面が複雑になるのを避けるために、ここでも、波形図は、図20および図21に分けてある。図21を、図20の下側に配置することにより、波形図が完成する。図20および図21は、図17および図18と類似しているため、ここでは相違点を主に説明する。
磁界タッチ検出では、既に説明したように、磁界発生期間と磁界検出期間を識別するために、検出タイミング信号TPSELが用いられていた。これに対して、電界タッチ検出においては、図3で説明したように、駆動電極で電界を発生し、そのときの電界の変化を検出電極によって検出することにより、タッチの検出が行われる。そのため、電界を発生する期間と電界を検出する期間を識別することは要求されず、検出タイミング信号TPSELは、用いられないため、図20および図21では省略されている。
この実施の形態1においては、磁界タッチ検出のときと同様に、表示期間と電界タッチ検出期間とが交互に生じるように、制御装置3が制御する。図20および図21において、DPは、表示期間を示し、TC(n)〜TC(n+5)は、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)の領域において電界タッチ検出を行う電界タッチ検出期間を示している。また、TC(ss)は、電界タッチ検出を開始する開始期間を示している。
制御装置3は、電界タッチ検出の際、図20に示すように、制御信号COMFLをロウレベルLにし、第2配線TPLを第2電圧Vsにする。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間(図20、図21では、TC(n)〜TC(n+5))において、第1配線TPHの電圧を、第2電圧Vsと第1電圧Vdとの間で周期的に変化させる。さらに、制御装置3は、電界タッチ検出期間のとき、状態選択信号VSEL2を、ロウレベルLにし、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間のとき、状態選択信号VSEL1を、ロウレベルLからハイレベルHへ変化させる。
制御装置3は、磁界タッチ検出のときには、離間量レジスタS−REGに格納されている離間量を用いて、シフトクロック信号とスタート信号を生成していたが、電界タッチ検出のときには、離間量を用いずに、シフトクロック信号とスタート信号を生成する。すなわち、電界タッチ検出の場合、図20および図21に示すように、時刻t0において、制御装置3は、スタート信号ST−ALおよびST−ARを、ロウレベルから駆動電極の選択を示すハイレベルへ変化させる。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−ARを、ロウレベルからハイレベルに変化させる。すなわち、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを周期的に変化させる。一方、電界タッチ検出のとき、制御装置3は、図20および図21に示すように、スタート信号ST−BLおよびST−BRのそれぞれをロウレベルLに維持し、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−BRをロウレベルLに維持する。すなわち、電界タッチ検出のとき、シフトクロック信号CK−BL、CK−BRを変化させない。
時刻t1において、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARが変化することにより、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタが、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込む。これに対して、シフトクロック信号CK−BL、CK−BRは変化しないため、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタは、スタート信号ST−BL、ST−BRを取り込まず、以前の状態を出力する。特に制限されないが、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタは、時刻t0よりも前の時刻において、リセットされ、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRから出力されている第2選択信号は、全てロウレベルとなっている。
電界タッチ検出期間が繰り返されるたびに、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARが変化し、電界タッチ検出期間TC(n)に到達すると、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARの変化に同期して、図14(A)および図15(A)に示したシフト段FAL(n)、FAR(n)が、前段のシフト段から出力されている選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込み、保持する。その結果、シフト段FAL(n)、FAR(n)から出力されている第1選択信号AL(n)、AR(n)がロウレベルからハイレベルへ変化する。これにより、図16に示した単位選択回路SEL(n)、SER(n)のそれぞれにおいて、第1転送スイッチTP1L、TP1Rおよび第2転送スイッチTP2L、TP2Rがオン状態となる。
このとき、状態選択信号VSEL1はハイレベルHになっており、状態選択信号VSEL2はロウレベルLとなっているため、図20および図21に示すように、第2単位選択信号SELG_L(n)、SELG_R(n)はハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n)、SELH_R(n)はロウレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n)、SER(n)に対応した単位駆動回路USL、USRにおいて、PトランジスタP6L、P6Rがオン状態となり、PトランジスタP7L、P7Rはオフ状態となる。その結果、シフト段FAL(n)、FAR(n)に対応した駆動電極TL(n)の第1端n1は、PトランジスタP6Lを介して第1配線TPHに接続され、第2端n2は、PトランジスタP6Rを介して第1配線TPHに接続されることになる。
電界タッチ検出期間TC(n)においては、第1配線TPHに供給される電圧が周期的に変化するため、駆動電極TL(n)は、その第1端n1および第2端n2に、周期的に変化する信号が供給されることになり、その信号の変化に従った電界を発生する。
なお、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRは、電界タッチ検出のとき、ロウレベルの第2選択信号を継続的に出力しているため、単位選択回路SEL(n)、SER(n)におけるNトランジスタN5L、N5Rはオフ状態となっている。
また、電界タッチ検出期間TC(n)のとき、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARのシフトレジスタにおいて、シフト段FAL(n)、FAR(n)を除くシフト段は、全て、駆動電極の非選択を示すロウレベルを保持しているため、第1選択信号はロウレベルとなる。図14および図15に示した例では、シフト段FAL(n+1)〜FAL(n+5)およびFAR(n+1)〜FAR(n+5)は、ロウレベルの第1選択信号AL(n+1)〜AL(n+5)およびAR(n+1)〜AR(n+5)を出力することになる。そのため、シフト段FAL(n+1)〜FAL(n+5)およびFAR(n+1)〜FAR(n+5)に対応した単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)およびSER(n+1)〜SER(n+5)のそれぞれにおいて、第1転送スイッチTP1L、TP1Rおよび第2転送スイッチTP2L、TP2Rがオフ状態となる。
このとき、単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)およびSER(n+1)〜SER(n+5)のそれぞれにおいて、NトランジスタN6L、N6R、N7LおよびN7Rがオン状態となるため、ロウレベルの電圧VGLOがインバータ回路IV2L、IV2Rに供給されることになる。その結果、単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)およびSER(n+1)〜SER(n+5)は、図20および図21に示すように、ハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n+1)〜SELH_L(n+5)およびSELH_R(n+1)〜SELH_R(n+5)を出力することになる。
また、このとき、単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)およびSER(n+1)〜SER(n+5)のそれぞれにおいて、第3転送スイッチTP3L、TP3Rおよび第4転送スイッチTP4L、TP4Rがオン状態となるため、ロウレベルの制御信号COMFLが、インバータ回路IV1L、IV1Rによって位相反転され、インバータ回路IV3L、IV3Rに供給されることになる。その結果、単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)およびSER(n+1)〜SER(n+5)は、図20および図21に示すように、ロウレベルの第2単位選択信号SELG_L(n+1)〜SELG_L(n+5)およびSELG_R(n+1)〜SELG_R(n+5)を出力することになる。
このように、非選択を示すロウレベルを格納したシフト段に対応する単位選択回路からは、ロウレベルの第2単位選択信号(例えば、SELG_L(n+1)〜SELG_L(n+5)およびSELG_R(n+1)〜SELG_R(n+5))が出力されるため、これらのシフト段に対応した単位駆動回路USL、USRにおいて、PトランジスタP7L、P7Rがオン状態となる。その結果、非選択の駆動電極(TL(n+1)〜TL(n+5))は、その第1端n1および第2端n2に、第2配線TPLを介して第2電圧Vsが供給されることになり、ノイズの低減を図ることが可能となる。
電界タッチ検出期間TC(n)を例にして説明したが、駆動電極の選択を示すハイレベルが、シフト段を移動することにより、電界タッチ検出期間TC(n+1)〜TC(n+5)においても同様に、選択された駆動電極TL(n+1)〜TL(n+5)において電界が発生する。例えば、図20および図21において、電界タッチ検出期間TC(n+2)であるタイミング(一点鎖線F19)では、シフト段FAL(n+2)、FAR(n+2)が、駆動電極TL(n+2)の選択を示すハイレベルを保持している。これにより、図20および図21に示すような、第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)、SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)および第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)、SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)が出力され、第1スイッチS01(P6L、P6R)、第2スイッチS00(P7L、P7R)は、図19に示すような状態になる。この状態では、駆動電極TL(n+2)が選択され、その第1端n1および第2端n2に、周期的に電圧が変化する駆動信号が供給され、この駆動電極TL(n+2)において、駆動信号に従った電界が発生する。
電界タッチ検出期間TC(n)〜TC(n+5)のそれぞれにおいて、第2基板に形成された検出電極RL(0)〜RL(p)を用いて、電界の変化が、図3で説明したように検出される。検出電極を用いた電界の変化の検出は、図3で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
<効果>
実施の形態1に係わる表示装置1によれば、電磁誘導方式と静電容量方式の入力検出装置を内蔵した場合のノイズ低減が可能な表示装置1を提供することができる。特に、第1配線TPHの負荷に関係するノイズを低減することができる。また、負荷の充放電を低減し、駆動電極の電圧を変化させる速度を速くすることができる。この結果、電磁誘導方式と静電容量方式との両駆動を可能にしつつ、電磁誘導方式による駆動の高速化およびノイズ低減が可能となる。
(実施の形態2)
実施の形態2に係わる表示装置1について説明する。この実施の形態2では、先に説明した実施の形態1との相違点を主に説明する。
図22は、実施の形態2に係わる第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成を示すブロック図である。図22は、先に説明した図13と類似しているので、ここでは相違点を主に説明する。相違点は、第2スキャナ回路対SCRから第2選択駆動回路SDRへの選択信号への接続が、図22と図13とでは、異なることである。すなわち、第2選択駆動回路SDRを構成する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)に供給される第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)および第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)と、第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)および第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)とが入れ替わっていることである。この相違点を除いて、図22と図13は同じである。
図23は、実施の形態2に係わる第2選択駆動回路SDRの構成を示す回路図である。図23には、第2選択駆動回路SDRを構成する複数の単位選択回路のうち、単位選択回路SER(n)とこの単位選択回路SER(n)に対応する単位駆動回路USRの構成が示されている。実施の形態2に係わる第1選択駆動回路SDLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)および単位駆動回路USLの構成は、実施の形態1と同じである。例えば、図22に示した単位選択回路SEL(n)とこの単位選択回路SEL(n)に対応した単位駆動回路USLは、図16(A)に示した構成を有している。図22に示した単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)とそれぞれに対応した単位駆動回路USLについても、それぞれ図16(A)に示したような構成を有している。
図23に示した単位選択回路SER(n)は、図16(B)に示した単位選択回路と同様に、第1転送スイッチTP1R〜第4転送スイッチTP4R、NトランジスタN5R〜N7R、PトランジスタP5Rおよびインバータ回路IV1R〜IV3Rを備えている。これらの第1転送スイッチTP1R〜第4転送スイッチTP4R、NトランジスタN5R〜N7R、PトランジスタP5Rおよびインバータ回路IV1R〜IV3Rの相互の接続は、図16(B)と同じである。また、単位選択回路SER(n)に対応した単位駆動回路USRの構成は、図16(B)に示した単位駆動回路と同じである。
図16(B)に示した単位選択回路においては、第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rおよび第3転送スイッチTP3Rが、第3スキャナ回路SCARからの第1選択信号AR(n)および第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN7Rが、第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御されていた。また、図16(B)の単位選択回路においては、第4転送スイッチTP4Rが、第4スキャナ回路SCBRからの第2選択信号BR(n)および第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN5Rが、第2選択信号BR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN6RおよびPトランジスタP5Rが、第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御されていた。
これに対して、図23に示す単位選択回路SER(n)においては、第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rおよび第3転送スイッチTP3Rは、第4スキャナ回路SCBRからの第2選択信号BR(n)および第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN7Rは、第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御される。また、図23の単位選択回路においては、第4転送スイッチTP4Rは、第3スキャナ回路SCARからの第1選択信号AR(n)および第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN5Rは、第1選択信号AR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN6RおよびPトランジスタP5Rは、第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御される。ここでは、単位選択回路SER(n)を例にして、説明したが、他の単位選択回路SER(n+1)〜SER(n+5)も同様になっている。これにより、実施の形態2においては、第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRから、第2選択駆動回路SDRへ供給される第1選択信号と第2選択信号が、実施の形態1に対して入れ替えられている。
<磁界タッチ検出の全体動作>
次に、実施の形態2に係わる表示装置1における磁界タッチ検出の全体動作を、波形図を用いて説明する。ここでも、図面が複雑になるのを避けるために、波形図は、図24および図25に分けてある。図25を、図24の下側に配置することによって、表示装置1の動作を示す波形図が完成する。図24および図25は、図17および図18に類似しているので、ここでは主に相違点を説明する。
実施の形態1と同様に、この実施の形態2においても、制御装置3は、離間量レジスタS−REGに格納された離間量+1の情報に基づいて、スタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLおよびシフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BRを形成する。実施の形態1では、開始期間TP(ss)の前に、離間量+1に基づいた回数、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを変化させ、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを最初に変化させるとき、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BRを、第1スキャナ回路SCALおよび第4スキャナ回路SCBRに供給していた。これに対して、実施の形態2において、制御装置3は、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARに供給されるシフトクロック信号CK−AL、CK−ARを、開始期間TP(ss)の前に、離間量+1に基づいた回数、変化させ、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを最初に変化させるとき、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARに供給する。
すなわち、制御装置3は、図24および図25において、開始期間TP(ss)が始まる時刻t5よりも前の時刻t1のときに、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを変化させる。この実施の形態2においても、離間量に基づいた回数は、実施の形態1と同様に2回であるため、時刻t5よりも前の時刻t1と時刻t3において、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを変化させる。また、制御装置3は、時刻t0から時刻t2において、スタート信号ST−AL、ST−ARを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。その後、時刻t4において、制御装置3は、スタート信号ST−BL、ST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。以降、制御装置3は、磁界タッチ検出期間(例えばTP(n)〜TP(n+5))ごとに、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK―BRを変化させる。このとき、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK―BRが、互いに同じ周期となるように、制御装置3は、これらのシフトクロック信号を変化させる。
これにより、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARは、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRが出力する第2選択信号によって指定される駆動電極よりも2個分、駆動電極TL(p)側に近い駆動電極を指定する第1選択信号を出力するようになる。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BRが変化して、例えば、磁界タッチ検出期間TP(n−1)に到達すると、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARのそれぞれにおいて、シフト段FAL(n)、FAR(n)(図14および図15参照)が、前段のシフト段からハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込み、保持する。これにより、第1選択信号AL(n)、AR(n)がハイレベルとなる。第1選択信号AL(n)がハイレベルとなることにより、図16(A)に示した単位選択回路SEL(n)において、第1転送スイッチTP1L、第2転送スイッチTP2Lがオン状態となり、単位選択回路SEL(n)は、図24に示すように、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って変化する第1単位選択信号SELH_L(n)、第2単位選択信号SELG_L(n)を出力する。これに対して、第1選択信号AR(n)がハイレベルとなることにより、図23に示した単位選択回路SER(n)において、NトランジスタN5R、PトランジスタP5Rがオン状態となる。その結果、図25に示すように、単位選択回路SER(n)は、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って変化するハイレベルの第1単位選択信号SELH_R(n)とロウレベルの第2単位選択信号SELG_R(n)を出力する。
これにより、駆動電極TL(n)の第1端n1には、単位駆動回路USL内のPトランジスタP6LおよびP7Lを介して、交互に第1電圧Vdまたは第2電圧Vsが供給され、駆動電極TL(n)の第2端n2には、単位駆動回路USR内のPトランジスタP7Rを介して、第2電圧Vsが供給されるようになる。その結果、駆動電極TL(n)は、状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に従って駆動状態になり、磁界を発生する。
次に、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRが変化して、例えば磁界タッチ検出期間TP(n+1)に到達すると、第1スキャナ回路SCAL、第2スキャナ回路SCBL、第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号が移動して、シフト段FAL(n+2)、FAR(n+2)、FBL(n)およびFBR(n)に到達する。これにより、第1スキャナ回路SCALおよび第3スキャナ回路SCARは、駆動電極TL(n+2)を選択するように、第1選択信号AL(n+2)およびAR(n+2)をハイレベルにし、第2スキャナ回路SCBLおよび第4スキャナ回路SCBRは、駆動電極TL(n)を選択するように、第2選択信号BL(n)およびBR(n)をハイレベルにする。
第1選択信号AL(n+2)およびAR(n+2)がハイレベルとなることにより、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、図24および図25に示すように、第1単位選択信号SELH_L(n+2)および第2単位選択信号SELG_L(n+2)が変化する。また第1単位選択信号SELH_R(n+2)はハイレベルとなり第2単位選択信号SELG_R(n+2)はロウレベルとなる。その結果、駆動電極TL(n+2)は駆動状態になり、磁界を発生する。
また、第2選択信号BL(n)、BR(n)がハイレベルとなることにより、図16(A)に示したNトランジスタN5L、PトランジスタP5Lがオン状態となり、図23に示した第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rがオン状態となる。これにより、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、図24および図25に示すように、第1単位選択信号SELH_R(n)および第2単位選択信号SELG_R(n)が変化する。また第1単位選択信号SELH_L(n)はハイレベルとなり第2単位選択信号SELG_L(n)はロウレベルとなる。その結果、駆動電極TL(n)は駆動状態になり、磁界を発生する。
駆動電極TL(n)によって発生した磁界と、駆動電極TL(n+2)によって発生した磁界は、駆動電極TL(n+1)の領域において、重畳される。それぞれの磁界が発生するため、発生する磁界の変化を多くすることが可能となる。
以降、磁界タッチ検出期間TP(n+2)〜TP(n+5)のそれぞれにおいて、同様に磁界が発生する。なお、図22に示した接続状態は、図24および図25において、一点鎖線F22で囲んだタイミングのときに相当する。
また、磁界タッチ検出期間においては、実施の形態1と同様に、制御信号COMFLがハイレベルとなるため、非選択の駆動電極はフローティング状態となる。これにより、実施の形態1と同様に、選択された駆動電極の電圧を変化させる際に、充放電する寄生容量を低減することが可能となっている。さらに、実施の形態1と同様に、磁界タッチ検出期間においては、走査線および信号線がフローティング状態となるように、制御装置3によって制御されている.これによっても、選択された駆動電極の電圧を変化させる際に、充放電する寄生容量を低減することが可能となっている。
<電界タッチ検出の動作>
実施の形態1と同様に、実施の形態2においても、電界タッチ検出が可能である。図26は、電界タッチ検出の構成を示すブロック図である。図26は、図22と同様に、第2選択駆動回路SDRを構成する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)に供給される第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)と、第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)とが入れ替わっている。
図27および図28は、電界タッチ検出の動作を説明する波形図である。波形図を用いて、電界タッチ検出のときの動作を説明する。図面が複雑になるのを避けるために、ここでも、波形図は、図27および図28に分けてある。図28を、図27の下側に配置することにより、波形図が完成する。図27および図28は、図20および図21に類似しているため、相違点を主に説明する。
この実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、制御装置3は、電界タッチ検出のとき、離間量を用いずに、シフトクロック信号とスタート信号を生成する。しかしながら、実施の形態1と異なり、制御装置3は、図27および図28に示すように、時刻t0において、スタート信号ST−ARの代わりにスタート信号ST−BRを、ロウレベルから選択を示すハイレベルへ変化させる。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを、ロウレベルからハイレベルに変化させる。すなわち、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを周期的に変化させる。また、制御装置3は、図27および図28に示すように、スタート信号ST−BLおよびST−ARのそれぞれをロウレベルLに維持し、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−ARをロウレベルLに維持する。すなわち、電界タッチ検出のとき、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARは変化しない。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BRが変化し、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BRが、シフト段FAL(n)、FBR(n)(図14および図15参照)に保持されると、電界タッチ検出期間TC(n)となる。シフト段FAL(n)、FBR(n)が、ハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BLを格納することにより、第1選択信号AL(n)および第2選択信号BR(n)がハイレベルとなる。これにより、図16(A)に示した第1転送スイッチTP1Lおよび第2転送スイッチTP2Lと、図23に示した第1転送スイッチTP1Rおよび第2転送スイッチTP2Rがオン状態となる。電界タッチ検出期間TC(n)においては、状態選択信号VSEL1がハイレベルとなり、状態選択信号VSEL2がロウレベルとなっているため、図27および図28に示すように、第2単位選択信号SELG_L(n)およびSELG_R(n)は、ハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n)およびSELH_R(n)は、ロウレベルとなる。
その結果、駆動電極TL(n)の第1端n1は、単位駆動回路USL内のPトランジスタP6Lを介して、第1配線TPHに接続され、第2端n2は、単位駆動回路USR内のPトランジスタP6Rを介して、第1配線TPHに接続されることになる。これにより、電界タッチ検出期間TC(n)においては、第1配線TPHに供給されている周期的に変化する駆動信号が、駆動電極TL(n)の第1端n1および第2端n2から供給され、電界を発生することになる。
電界タッチ検出期間TC(n)を例にして説明したが、他の電界タッチ検出期間においても同様である。また、この実施の形態2においても、電界タッチ検出期間においては、制御信号COMFLがロウレベルにされているため、非選択の駆動電極には、第2電圧Vsが供給されるため、ノイズの低減を図ることができる。
磁界タッチ検出期間において、ペンPenからの磁界は、図2で説明したように、第2基板に形成された検出電極RL(0)〜RL(p)によって検出され、電界タッチ検出期間において、電界の変化も、図3で説明したように、検出電極RL(0)〜RL(p)によって検出される。
<電子装置>
図29は、実施の形態1および2において説明した表示装置1を備えた電子装置100の構成を示す斜視図である。電子装置100は、表示装置1を備えたタブレット型のコンピュータ101とペンPenとを備えている。ペンPenは、図2に示したように、コイルおよび容量素子を含む指示器である。図29において、2は、上記した表示領域を示し、102は、表示領域2を囲むように配置された額縁領域を示している。また、103は、コンピュータ101のボタンを示している。
上記した表示期間DPにおいて、表示領域2に画像の表示が行われ、磁界タッチ検出期間TP(n)〜TP(n+5)等において、ペンPenが、表示領域2に近接しているか否か、および座標の検出が行われ、この検出の結果に応じて、コンピュータ101が処理を行う。
<効果>
実施の形態2に係わる表示装置1においても、実施の形態1と同様に、電磁誘導方式と静電容量方式の入力検出装置を内蔵した場合のノイズ低減が可能な表示装置1を提供することができる。特に、第1配線TPHの負荷に関係するノイズを低減することができる。また、負荷の充放電を低減し、駆動電極の電圧を変化させる速度を速くすることができる。この結果、電磁誘導方式と静電容量方式との両駆動を可能にしつつ、電磁誘導方式による駆動の高速化およびノイズ低減が可能となる。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
例えば、前述の実施の形態においては、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、行方向に延在し、列方向に平行に配置されている場合を説明したが、行方向および列方向は、見る視点により変化する。見る視点を変えて、駆動電極TL(0)〜TL(p)が、列方向に延在し、行方向に平行に配置されている場合も本発明の範囲に含まれるものである。また、本明細書で用いている「平行」とは、互いに一端から他端に亘るまで交わることなく延在することを意味する。そのため、一方の線(あるいは電極)の一部又は全部が他方の線(あるいは電極)に対して傾いた状態で設けられていたとしても、これらの線が一端から他端まで交わるものでなければ、本明細書においては、この状態も「平行」であるとする。