JP2020109545A - 検出装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことが可能な検出装置及び表示装置を提供する。【解決手段】検出装置においてTFT基板2は、第1方向と、第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極CDと、第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極TDと、を有する。1つの第2センサ電極は、複数の第1センサ電極と平面視で重なる。複数の第2センサ電極のそれぞれは、複数の電界透過領域を有する。そして、1つの電界透過領域は、1つの第1センサ電極と平面視で重なり、電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない。【選択図】図21

Description

本開示は、検出装置及び表示装置に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着又は一体化されて、表示装置として用いられている(例えば、特許文献1から特許文献3参照)。このような表示装置において、操作者の手指の画面への接触を検出するタッチ検出機能に加え、画面に手指が触れていない状態でその手指の近接状態やジェスチャ等を検出するホバー検出(近接検出)の機能が知られている。
米国特許出願公開第2014/0049486号明細書 米国特許出願公開第2013/0342498号明細書 米国特許出願公開第2014/0049508号明細書
タッチ検出とホバー検出とでは検出対象となる手指等の被検出体と検出電極との距離や、それに伴う要求感度が大きく異なる。このため、タッチ検出用の電極や駆動構成をそのままホバー検出に採用すると、良好にホバー検出を行うことが困難となる可能性がある。また、ホバー検出の検出感度を上げるためには、検出電極の面積を大きくすることが有効である。しかし、この場合、タッチ検出の検出精度が低下する可能性がある。
本開示は、タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことが可能な検出装置及び表示装置を提供することを目的とする。
本開示の第一態様に係る検出装置は、第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、を有し、1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なり、前記複数の第2センサ電極のそれぞれは、複数の電界透過領域を有し、1つの前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない、検出装置。
本開示の第二態様に係る検出装置は、第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、前記第1センサ電極に第1駆動信号を供給し、前記第2センサ電極に第2駆動信号を供給する駆動回路と、前記第1センサ電極に前記第1駆動信号が供給された場合に、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第1検出モードと、前記第2センサ電極に前記第2駆動信号が供給された場合に、前記第2センサ電極の自己静電容量変化に応じた第2検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第2検出モードと、を有する制御回路と、を有し、1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なる。
本開示の第二態様に係る表示装置は、上述した検出装置と、表示領域を備える表示パネルと、を備え、前記表示領域と重畳する領域に、前記第2センサ電極が設けられている。
本開示の他の態様に係る表示装置は、検出装置と、表示領域とを備える表示パネルと、を備え、検出装置は、第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、を有し、1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なり、前記表示領域と重畳する領域に、前記第2センサ電極が設けられている。
図1は、実施形態1に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。 図2は、検出部の構成例を示すブロック図である。 図3は、相互静電容量方式のタッチ検出方法を説明するための、指がタッチしていない状態を表す説明図である。 図4は、図3に示す指がタッチしていない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図5は、相互静電容量方式のタッチ検出方法を説明するための、指がタッチした状態を表す説明図である。 図6は、図5に示す指がタッチした状態の等価回路の例を示す説明図である。 図7は、相互静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。 図8は、自己静電容量方式のタッチ検出方法を説明するための、指がタッチしていない状態を表す説明図である。 図9は、自己静電容量方式のタッチ検出方法を説明するための、指がタッチした状態を表す説明図である。 図10は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。 図11は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。 図12は、表示パネルの構成例を示す断面図である。 図13は、表示装置を構成するTFT基板を模式的に示す平面図である。 図14は、実施形態1に係る表示部の画素配列を表す回路図である。 図15は、副画素の構成例を示す平面図である。 図16は、図15のA1−A2線に沿う断面図である。 図17は、1フレーム期間における表示動作期間と検出動作期間の配置の一例を表す模式図である。 図18は、実施形態1に係る表示パネルの第1センサ電極及び第2センサ電極の構成例を示す斜視図である。 図19は、図18に示す表示パネルを側方から見た図である。 図20は、対向基板における第2センサ電極の配置例を示す平面図である。 図21は、TFT基板における第1センサ電極の配置例を示す平面図である。 図22Aは、複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図22Bは、複数の第1センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図23は、接続切替回路の一例を示す図である。 図24は、タッチ検出において、第1センサ電極と第2センサ電極との間に発生するフリンジ電界の電気力線を模式的に示す説明図である。 図25は、実施形態1に係るホバー検出の一例を示す説明図である。 図26は、実施形態1に係るホバー検出の他の例を示す説明図である。 図27は、第2センサ電極及び第1センサ電極の配置例を示す斜視図である。 図28は、実施形態1に係る表示装置の動作例を示すフローチャートである。 図29は、第2センサ電極と信号強度との関係を模式的に示すグラフである。 図30は、実施形態1に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。 図31は、実施形態2に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図32は、実施形態3に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図33は、実施形態4に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図34は、実施形態4に係る第2センサ電極の電界の状態の例を説明する説明図である。 図35は、実施形態5に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。 図36は、実施形態5に係る第2センサ電極の電界の状態の例を説明する説明図である。 図37は、実施形態6に係る第2センサ電極を模式的に示した模式図である。 図38は、実施形態6の変形例1に係る第2センサ電極の部分拡大図である。 図39は、実施形態6の変形例2に係る第2センサ電極の部分拡大図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示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、当然に本開示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、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、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。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る検出装置及び表示装置の一構成例を示すブロック図である。図2は、検出回路の一構成例を示すブロック図である。図1に示すように、表示装置1は、表示パネル10と、制御回路11と、検出回路40とを備えている。表示パネル10は、画像を表示する表示領域20と、タッチ入力を検出する検出装置に含まれるセンサ30とを含む。図1及び図2に示すブロック図は、概念的に構成を説明するものであり、他の構成で構成してもよい。
表示パネル10は、表示領域20とセンサ領域30とが一体化された表示装置である。具体的には、表示パネル10において、表示領域20の電極や基板等の部材の一部が、センサ領域30の電極や基板等に兼用される。
表示領域20は、表示素子として液晶表示素子を用いている。表示領域20は、表示素子を有する複数の画素を備えるとともに、複数の画素に対向する表示面を有している。また、表示領域20は、映像信号の入力を受けて表示面に複数の画素からなる画像の表示を行う。なお、表示領域20は、例えば、有機EL表示パネルであってもよい。
制御回路11は、ゲートドライバ12、ソースドライバ13及び駆動回路14を備える。制御回路11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、駆動回路14、検出回路40に制御信号を供給して、表示動作と検出動作を制御する回路である。
ゲートドライバ12は、制御回路11から供給される制御信号に基づいて、表示パネル10の表示駆動の対象となる1水平ラインに走査信号Vscanを供給する。これにより、表示駆動の対象となる1水平ラインが順次又は同時に選択される。
ソースドライバ13は、表示領域20の、各副画素SPix(図14参照)に画素信号Vpixを供給する回路である。ソースドライバ13の機能の一部は、表示パネル10に搭載されていてもよい。この場合、制御回路11が画素信号Vpixを生成し、この画素信号Vpixをソースドライバ13に供給してもよい。
駆動回路14は、表示パネル10の第1センサ電極CDに表示用の駆動信号Vcomdcを供給する回路である。また、駆動回路14は、表示パネル10の第1センサ電極CDに検出用の第1駆動信号Vcom1を供給し、又は第2センサ電極TDに第2駆動信号Vselfを供給する。
本実施形態において、制御回路11は、表示領域20により表示を行う表示モードと、センサ領域30において被検出体を検出する検出モードとを時分割で行う。制御回路11は、検出モードとして、タッチ検出(第1検出モード)とホバー検出(第2検出モード)との2つの検出モードを有する。本開示において、タッチ検出は、被検出体が検出面又は表示面に接触した状態又は接触と同視し得るほど近接した状態(以下、「接触状態」と表す)において、被検出体の位置を検出することを表す。また、ホバー検出は、被検出体が検出面又は表示面に接触していない状態又は接触と同視できるほどには近接していない状態(以下、「非接触状態」と表す)において、被検出体の位置や動きを検出することを表す。また、検出面又は表示面に対向する位置に被検出体が存在しない場合、又はホバー検出において被検出体を検出できない程度に被検出体が表示面から離れている状態を「非存在状態」と表す。
センサ領域30において検出装置は、相互静電容量方式(ミューチュアル方式ともいう)によるタッチ検出方法に基づいて、タッチ検出を行う。センサ領域30において検出装置は、接触状態の被検出体を検出した場合、第1検出信号Vdet1を検出回路40に出力する。また、センサ領域30において検出装置は、自己静電容量方式(セルフ方式ともいう)によるタッチ検出方法に基づいて、ホバー検出を行う。センサ領域30において検出装置は、非接触状態の被検出体を検出した場合、第2検出信号Vdet2を検出回路40に出力する。
検出回路40は、相互静電容量方式の検出において、制御回路11から供給される制御信号と、表示パネル10から出力される第1検出信号Vdet1とに基づいて、表示パネル10の表示面への被検出体のタッチの有無を検出する回路である。検出回路40は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。また、検出回路40は、自己静電容量方式のホバー検出において、制御回路11から供給される制御信号と、表示パネル10から出力される第2検出信号Vdet2とに基づいて、非接触状態の被検出体の位置やジェスチャ等の動作を検出することができる。
図2に示すように、検出回路40は、検出信号増幅回路42と、A/D変換回路43と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、検出タイミング制御回路46と、を備える。検出タイミング制御回路46は、制御回路11から供給される制御信号に基づいて、A/D変換回路43と、信号処理回路44と、座標抽出回路45とが同期して動作するように制御する。
タッチ検出において、検出信号増幅回路42は、表示パネル10から供給された第1検出信号Vdet1を増幅する。A/D変換回路43は、第1駆動信号Vcom1に同期したタイミングで、検出信号増幅回路42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する。
信号処理回路44は、A/D変換回路43の出力信号に基づいて、表示パネル10に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理回路44は、指による検出信号の差分の信号(絶対値|ΔV|)を取り出す処理を行う。信号処理回路44は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値|ΔV|がしきい値電圧未満であれば、被検出体が非存在状態であると判断する。一方、信号処理回路44は、絶対値|ΔV|がしきい値電圧以上であれば、被検出体の接触状態又は近接状態(接触状態)と判断する。このようにして、検出回路40はタッチ検出が可能となる。
座標抽出回路45は、信号処理回路44においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。座標抽出回路45は、タッチパネル座標を出力信号Voutとして出力する。座標抽出回路45は、出力信号Voutを制御回路11に出力してもよい。制御回路11は出力信号Voutに基づいて、所定の表示動作又は検出動作を実行することができる。
ホバー検出において、検出回路40は、表示パネル10から供給された第2検出信号Vdet2に基づいて、上述と同様の処理を実行する。座標抽出回路45は、信号処理回路44において非接触状態の被検出体が検出されたときに、被検出体の座標を求める。これにより、検出回路40は、非接触状態の被検出体の位置やジェスチャ等の動作を検出することができる。
なお、検出回路40の検出信号増幅回路42と、A/D変換回路43と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、検出タイミング制御回路46とは、表示装置1に搭載される。ただし、これに限定されず、検出回路40の全部又は一部の機能は外部のプロセッサ等に搭載されてもよい。例えば、座標抽出回路45は、表示装置1とは別の外部プロセッサに搭載されており、検出回路40は、信号処理回路44が信号処理した信号を出力信号Voutとして出力してもよい。
表示パネル10は、静電容量型のタッチ検出方法に基づいたタッチ制御がなされる。ここで、図3から図7を参照して、本実施形態の表示装置1の相互静電容量方式によるタッチ検出方法について説明する。図3は、相互静電容量方式の検出方法を説明するための、非存在状態を表す説明図である。図4は、非存在状態の、相互静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。図5は、相互静電容量方式の検出方法を説明するための、接触状態を表す説明図である。図6は、接触状態の、相互静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。図7は、相互静電容量方式の検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
図3に示すように、容量素子C1は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の第1センサ電極E1及び検出電極E2を備えている。容量素子C1は、第1センサ電極E1と検出電極E2との対向面同士の間に形成される電気力線(図示しない)に加え、第1センサ電極E1の端部から検出電極E2の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。図4に示すように、容量素子C1の一端は、交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端は電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば図2に示す検出信号増幅回路42に含まれる積分回路である。
交流信号源Sから第1センサ電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波Sgが印加されると、電圧検出器DETを介して、図7に示すような出力波形(第1検出信号Vdet1)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、駆動回路14から入力される第1駆動信号Vcom1に相当するものである。
図3及び図4に示すように、非存在状態では、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図4に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流の変動を電圧の変動(実線の波形V(図7参照))に変換する。
図5及び図6に示すように、接触状態では、指によって形成される静電容量C2が、検出電極E2と接触し、又は接触と同視し得るほど近傍にある。これにより、第1センサ電極E1と検出電極E2との間にあるフリンジ分の電気力線が導体(指)により遮られる。このため、容量素子C1は、非存在状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子C11として作用する。そして、図5及び図6に示すように、電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(点線の波形V(図7参照))に変換する。
この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から接触又は近接する外部物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする。かかる期間Resetを設けていることにより、電圧差分の絶対値|ΔV|が精度よく検出される。
検出回路40は、上述したように絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較することで、外部近接物体が非存在状態であるか、接触状態又は近接状態であるかを判断する。このようにして、検出回路40は相互静電容量方式の検出方法に基づいてタッチ検出が可能となる。
次に、図8から図11を参照して、自己静電容量方式の検出方法について説明する。図8は、自己静電容量方式の検出方法を説明するための、非存在状態を表す説明図である。図9は、自己静電容量方式の検出方法を説明するための、接触状態を表す説明図である。図10は、自己静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。図11は、自己静電容量方式の検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。
図8左図は、非存在状態において、スイッチSW1により電源Vddと検出電極E3とが接続され、スイッチSW2により検出電極E3がコンデンサCcrに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極E3が有する容量Cx1が充電される。図8右図は、スイッチSW1により、電源Vddと検出電極E3との接続がオフされ、スイッチSW2により、検出電極E3とコンデンサCcrとが接続された状態を示している。この状態では、容量Cx1の電荷はコンデンサCcrを介して放電される。
図9左図は、接触状態において、スイッチSW1により電源Vddと検出電極E3とが接続され、スイッチSW2により検出電極E3がコンデンサCcrに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極E3が有する容量Cx1に加え、検出電極E3に近接している指により生じる容量Cx2も充電される。図9右図は、スイッチSW1により、電源Vddと検出電極E3との接続がオフされ、スイッチSW2により検出電極E3とコンデンサCcrとが接続された状態を示している。この状態では、容量Cx1の電荷と容量Cx2の電荷とがコンデンサCcrを介して放電される。
ここで、図8右図に示す放電時(非存在状態)におけるコンデンサCcrの電圧変化特性に対して、図9右図に示す放電時(接触状態)におけるコンデンサCcrの電圧変化特性は、容量Cx2が存在するために、明らかに異なる。したがって、自己静電容量方式では、容量Cx2の有無により、コンデンサCcrの電圧変化特性が異なることを利用して、指などの操作入力の有無を判定している。
具体的には、検出電極E3に所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)の交流矩形波Sg(図11参照)が印加される。図10に示す電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流の変動を電圧の変動(波形V、V(図7参照))に変換する。
図11において、時刻T01のタイミングで交流矩形波Sgは電圧Vに相当する電圧レベルに上昇する。このときスイッチSW1はオンとなりスイッチSW2はオフとなるため検出電極E3の電位も電圧Vに上昇する。次に時刻T11のタイミングの前にスイッチSW1をオフとする。このとき検出電極E3はフローティング状態であるが、検出電極E3の容量Cx1(またはCx1+Cx2、図9参照)によって、検出電極E3の電位はVが維持される。さらに、時刻T11のタイミングの前に電圧検出器DETのリセット動作が行われる。このリセット動作により出力電圧はVrefと略等しい電圧となる。
続いて、時刻T11のタイミングでスイッチSW2をオンさせると、検出電極E3の容量Cx1(またはCx1+Cx2)に蓄積されていた電荷が電圧検出器DET内の容量C5に移動するため、電圧検出器DETの出力が上昇する(図11の第2検出信号Vdet2参照)。電圧検出器DETの出力(第2検出信号Vdet2)は、非存在状態では、実線で示す波形Vとなり、Vdet2=Cx1×V/C5となる。接触状態では、点線で示す波形Vとなり、Vdet2=(Cx1+Cx2)×V/C5となる。
その後、時刻T31のタイミングでスイッチSW2をオフさせ、スイッチSW1及びスイッチSW3をオンさせることにより、検出電極E3の電位を交流矩形波Sgと同電位のローレベルにするとともに電圧検出器DETをリセットさせる。以降、時刻T01のタイミング、時刻T12のタイミングが続き、以上の動作を所定の周波数(例えば数kHz〜数百kHz程度)で繰り返す。このようにして、検出回路40は自己静電容量方式の検出方法に基づいてタッチ検出が可能となる。
次に、表示装置1の構成例を詳細に説明する。図12は、表示パネルの構成例を示す断面図である。図13は、表示装置を構成するTFT基板を模式的に示す平面図である。図12に示すように、表示パネル10は、回路基板としてのTFT(Thin Film Transistor)基板2と、TFT基板2の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板3と、TFT基板2と対向基板3との間に配置された液晶層6とを備える。
図12に示すように、TFT基板2は、第1基板21と、第1基板21の上方に行列状(マトリクス状)に配設された複数の画素電極22と、第1基板21と画素電極22との間に設けられた複数の第1センサ電極CDと、画素電極22と第1センサ電極CDとを絶縁する絶縁層24と、を有する。第1基板21の下側には、接着層(図示しない)を介して偏光板35Bが設けられている。なお、本明細書では、第1基板21に垂直な方向において、TFT基板2から第2基板31に向かう方向を「上側」ともいう。また、第2基板31からTFT基板2に向かう方向を「下側」ともいう。
図13に示すように、第1基板21は、画像を表示させるためのアクティブエリア10aと、アクティブエリア10aの周囲に設けられた周辺領域10bとを有する。アクティブエリア10aは、一対の長辺と短辺とを有する矩形状である。周辺領域10bは、アクティブエリア10aの4辺を囲む枠状となっている。
本実施形態において、第1方向Dxは、アクティブエリア10aの長辺に沿った方向である。第2方向Dyは、第1方向Dxと直交する方向である。これに限定されず、第2方向Dyは第1方向Dxに対して90°以外の角度で交差していてもよい。第1方向Dxと第2方向Dyとで規定される平面は、第1基板21の表面と平行となる。また、第1方向Dx及び第2方向Dyと直交する方向は、第1基板21の厚み方向である。
複数の第1センサ電極CDは、第1基板21のアクティブエリア10aに設けられており、アクティブエリア10aの長辺に沿った方向及び短辺に沿った方向に、行列状に複数配列されている。第1センサ電極CDは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電性材料で構成されている。1つの第1センサ電極CDに対応する位置に、複数の画素電極22が行列状に配置される。画素電極22は、第1センサ電極CDよりも小さい面積を有する。なお、図13では一部の第1センサ電極CD及び画素電極22について示しているが、第1センサ電極CD及び画素電極22はアクティブエリア10aの全域に亘って配置される。なお、本明細書では、行方向をX方向ともいい、列方向をY方向ともいう。またX方向を第1方向、Y方向を第2方向とする。
第1基板21の周辺領域10bには、表示用IC19が配置されている。表示用IC19は、第1基板21にCOG(Chip On Glass)実装されたチップである。図1に示した制御回路11は、例えば、表示用IC19に内蔵されている。表示用IC19は、データ線SGL(図14参照)及びゲート線GCL(図14参照)にそれぞれ接続している。また、表示用IC19は、例えば、後述の接続切替回路17(図23参照)を介して、複数の第1センサ電極CDにそれぞれ接続している。表示用IC19は、外部のホストIC(図示しない)から供給された映像信号Vdisp(図1参照)に基づいて、後述するゲート線GCL及びデータ線SGL等に制御信号を出力する。なお、本実施形態では、制御回路11の少なくとも一部が、表示用IC19以外の他のICに内蔵されていてもよい。他のICは、第1基板21にCOG実装されたチップであってもよいし、第1基板21に接続するフレキシブル基板に実装されたチップであってもよい。
図13に示すように、表示用IC19は、例えば、周辺領域10bの短辺側に配置されていてもよい。これによれば、周辺領域10bの長辺側に表示用IC19を設ける必要がなく、周辺領域10bの長辺側の幅を小さくすることができる。
図12に示すように、対向基板3は、第2基板31と、第2基板31の一方の面に設けられたカラーフィルタ32とを有する。第2基板31の他方の面には、センサ30(図1参照)の第2センサ電極TDが設けられている。さらに、第2センサ電極TDの上方には、接着層(図示しない)を介して偏光板35Aが設けられている。また、第2基板31には、フレキシブル基板71(図18参照)が接続されている。フレキシブル基板71は配線を介して第2センサ電極TDに接続される。
図12に示すように、TFT基板2と対向基板3は、所定の間隔を設けて対向して配置される。TFT基板2と対向基板3との間の空間に、表示機能層として液晶層6が設けられる。液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図12に示す液晶層6には、それぞれ後述する配向膜が接するように設けられている。
図14は、実施形態1に係る表示部の画素配列を表す回路図である。図15は、副画素の構成例を示す平面図である。図16は、図15のA1−A2線に沿う断面図である。図12に示す第1基板21には、図14に示す各副画素SPixのスイッチング素子TrD、各画素電極22に画素信号Vpixを供給するデータ線SGL、各スイッチング素子TrDを駆動する駆動信号を供給するゲート線GCL等の配線が設けられている。データ線SGL及びゲート線GCLは、第1基板21の表面と平行な平面に延在している。
図14に示す表示領域20には、行列状に配列された複数の副画素SPixがある。副画素SPixは、それぞれスイッチング素子TrD及び液晶素子LCを備える。スイッチング素子TrDは、薄膜トランジスタで構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。スイッチング素子TrDのソースはデータ線SGLに接続され、ゲートはゲート線GCLに接続され、ドレインは液晶素子LCの一端に接続されている。液晶素子LCの他端は、第1センサ電極CDに接続されている。また、画素電極22と第1センサ電極CDとの間に絶縁層24(図11参照)が設けられており、これにより図14に示す保持容量Csが形成される。
副画素SPixは、ゲート線GCLにより、表示領域20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。ゲート線GCLは、ゲートドライバ12(図1参照)と接続され、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、副画素SPixは、データ線SGLにより、表示領域20の同じ列に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。データ線SGLは、ソースドライバ13(図1参照)と接続され、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。第1センサ電極CDは、駆動回路14(図1参照)と接続され、駆動回路14から表示用の駆動信号Vcomdc又は検出用の駆動信号Vcomが供給される。
図15に示すように、ゲート線GCLとデータ線SGLとで囲まれた領域が副画素SPixである。副画素SPixは、画素電極22と第1センサ電極CDとが重なる領域を含んで設けられる。複数の画素電極22は、それぞれスイッチング素子TrDを介してデータ線SGLと接続される 。
図15に示すように、画素電極22は、複数の帯状電極22aと、連結部22bとを有する。帯状電極22aは、データ線SGLに沿って設けられ、ゲート線GCLに沿った方向に複数配列されている。連結部22bは帯状電極22aの端部同士を連結する。なお、画素電極22は、5本の帯状電極22aを有するが、これに限定されず、4本以下又は6本以上の帯状電極22aを有していてもよい。例えば、画素電極22は、2本の帯状電極22aを有していてもよい。
図15に示すように、スイッチング素子TrDは、半導体層61、ソース電極62、ドレイン電極63及びゲート電極64を含む。また、半導体層61の下側に遮光層65が設けられている。例えば、バックライトから半導体層61に向かう光は、遮光層65によって遮光される。
図16に示すように、遮光層65は第1基板21の上に設けられている。絶縁層58aは、遮光層65を覆って第1基板21の上に設けられている。絶縁層58aの上には半導体層61が設けられている。半導体層61の上側に絶縁層58bを介して、ゲート電極64(ゲート線GCL)が設けられている。ゲート電極64(ゲート線GCL)の上側に絶縁層58cを介してドレイン電極63及びソース電極62(データ線SGL)が設けられる。ドレイン電極63及びソース電極62(データ線SGL)の上側に絶縁層58dを介して、第1センサ電極CDが設けられる。上述のように第1センサ電極CDの上側に絶縁層58eを介して画素電極22が設けられる。画素電極22の上には配向膜34が設けられる。また、液晶層6を挟んで配向膜34と対向する側に配向膜33が設けられる。
図15及び図16に示すように、画素電極22は、コンタクトホールH11を介してスイッチング素子TrDのドレイン電極63と接続されている。半導体層61は、コンタクトホールH12を介してドレイン電極63に接続される。半導体層61は、平面視 でゲート電極64と交差する。本明細書において、平面視とは、表示パネル10の厚さ方向(Z方向)から見ることを意味する。ゲート電極64はゲート線GCLに接続され、ゲート線GCLの一辺から突出している。半導体層61は、ソース電極62と重畳する位置まで延びて、コンタクトホールH13を介してソース電極62と電気的に接続される。ソース電極62は、データ線SGLに接続され、データ線SGLの一辺から突出している。
ゲートドライバ12(図1参照)は、ゲート線GCLを順次走査するように駆動する。ゲートドライバ12は、ゲート線GCLを介して、走査信号Vscan(図1参照)を副画素SPixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、副画素SPixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。また、ソースドライバ13は、ゲートドライバ12によって選択された1水平ラインに属する副画素SPixに対して、図14に示すデータ線SGLを介して、画素信号Vpixを供給する。そして、副画素SPixでは、供給される画素信号Vpixに応じて1水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動回路14は、第1センサ電極CDに表示用の駆動信号Vcomdcを印加する。これにより、第1センサ電極CDは、表示領域20の複数の画素電極22に対し共通の電位(基準電位)を与える共通電極として機能する。
なお、本実施形態では、第1センサ電極CDは、センサ30の相互静電容量方式によるタッチ検出を行う際の駆動電極としても機能する。
カラーフィルタ32は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域が周期的に配列されている。各副画素SPixに、R、G、Bの3色の色領域32R、32G、32Bが1組として対応付けられ、3色の色領域32R、32G、32Bに対応する副画素SPixを1組として画素Pixが構成される。カラーフィルタ32は、第1基板21と垂直な方向において、液晶層6と対向する。なお、カラーフィルタ32は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ32は、3色の組み合わせに限定されず、4色以上の組み合わせであってもよい。
表示装置1は、例えば、検出動作(検出動作期間)と表示動作(表示動作期間)とを時分割に行う。表示装置1は、検出動作と表示動作とをどのように分けて行ってもよい。以下では、表示装置1が、表示領域20の1フレーム期間(1F期間)、すなわち、一画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、検出動作と表示動作とをそれぞれ複数回に分割して行う方法について説明する。
図17は、1フレーム期間における表示動作期間と検出動作期間の配置の一例を表す模式図である。1フレーム期間(1F)は、2つの表示動作期間Pd1、Pd2及び2つの検出動作期間Pt1、Pt2からなる。これらの各期間は、時間軸上において、表示動作期間Pd1、検出動作期間Pt1、表示動作期間Pd2、検出動作期間Pt2のように交互に配置されている。
制御回路11(図1参照)は、ゲートドライバ12とソースドライバ13とを介して、各表示動作期間Pd1、Pd2に選択される複数行の画素Pix(図14参照)に画素信号Vpixを供給する。制御回路11は、各表示動作期間Pd1、Pd2においては、駆動回路14を介して選択される第1センサ電極CDに、表示用の共通電極電位である表示用の駆動信号Vcomdcを供給する。
また、各検出動作期間Pt1、Pt2は、第2センサ電極TDと第1センサ電極CDとの間の相互静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行うタッチ検出期間、及び、第2センサ電極TDの自己静電容量の変化に基づいてホバー検出を行うホバー検出期間、をそれぞれ有する。タッチ検出期間では、制御回路11(図1参照)は、駆動回路14を介して、各タッチ検出期間に選択される第1センサ電極CDに、検出用の駆動信号Vcomを供給する。検出回路40は、第2センサ電極TDから供給される検出信号Vdet1に基づいて、タッチの有無及びタッチ入力位置の座標の演算を行う。一方、ホバー検出期間では、制御回路11は、駆動回路14を介して、各第2センサ電極TDに検出用の駆動信号Vcomを供給する。検出回路40は、各第2センサ電極TDから供給される検出信号Vdet2に基づいて、ホバーの有無及びホバー入力位置の座標の演算を行う。
図17に示すように、表示装置1は、1フレーム期間(1F)において1画面分の映像表示を2回に分けて行うが、1フレーム期間(1F)内の表示動作期間はさらに多くの回数に分けられていてもよい。検出動作期間についても、1フレーム期間(1F)中にさらに多くの回数が設けられていてもよい。
表示装置1は、検出動作期間Pt1、Pt2において、それぞれ一画面の半分ずつの検出を行ってもよく、また、それぞれ一画面分の検出を行ってもよい。また、表示装置1は、検出動作期間Pt1、Pt2において、必要に応じて間引き検出等を行ってもよい。また、表示装置1は、1フレーム期間(1F)中の表示動作と検出動作とを複数回に分けずに1回ずつ行ってもよい。
検出動作期間Pt1、Pt2において、表示装置1は、ゲート線GCL及びデータ線SGL(図14参照)を、電圧信号が供給されず、電気的にどことも接続されていない状態(Hi−Z:ハイインピーダンス)としてもよい。または、表示装置1は、ゲート線GCL及びデータ線SGLに、検出用の駆動信号Vcomと同じ波形で、かつ駆動信号Vcomに同期したガード信号Vgdを供給してもよい。これによれば、検出動作期間Pt1、Pt2において、ゲート線GCL及びデータ線SGLと、検出用の駆動信号Vcomが供給される第1センサ電極CDとの間に静電容量が生じることを防ぐことができるので、検出の感度を高めることができる。
図18は、実施形態1に係る表示パネルの第1センサ電極及び第2センサ電極の構成例を示す斜視図である。図18に示すように、センサ30は、第1基板21に設けられた複数の第1センサ電極CDと、第2基板31に設けられた複数の第2センサ電極TDと、を備えている。複数の第1センサ電極CD及び複数の第2センサ電極TDは、いずれもアクティブエリア10aに設けられている。第1基板21の周辺領域10bには、表示用IC19が配置されている。
図19は、図18に示す表示パネルを側方から見た図である。例えば、第1基板21は、第1面21aと、第1面21aの反対側に位置する第2面21bとを有する。また、第2基板31は、第1面31aと、第1面31aの反対側に位置する第2面31bとを有する。そして、第1基板21の第1面21aと、第2基板31の第2面31bとが向かい合っている。複数の第1センサ電極CDは第1基板21の第1面21aに設けられており、複数の第2センサ電極TDは第2基板31の第2面31bに設けられている。
第2基板31の第1面31a側には、カバーガラス81が設けられ、センサ30が保護される。
第1センサ電極CDの平面視による形状は、例えば四角形である。また、第2センサ電極TDの平面視による形状も、例えば四角形である。四角形として、例えば、正方形又は矩形が挙げられる。平面視で、第2センサ電極TDは、第1センサ電極CDよりも大きい。また、複数の第1センサ電極CDそれぞれは、1つの第2センサ電極TDと平面視で重なっている。
また、第1基板21の周辺領域10bにフレキシブル基板71の一端が接続され、第2基板31の周辺領域10bにフレキシブル基板71の他端が接続されている。また、第1基板21の周辺領域10bにフレキシブル基板73の一端が接続されている。図18及び図19に示すように、フレキシブル基板73には、例えば、検出回路40(図1参照)を内蔵する検出用IC75が実装されている。第2センサ電極TDは、フレキシブル基板71、73にそれぞれ設けられた配線を介して、検出回路40の検出信号増幅回路42(図2参照)の入力に接続される。第1センサ電極CDは、フレキシブル基板73に設けられた配線を介して、検出回路40の検出信号増幅回路42の入力に接続される。
なお、表示用IC19は、フレキシブル基板73の上に設けられてもよい。また、表示用IC19と、検出用IC75とが一体となり、1つのICとなっていてもよい。
次に、TFT基板2及び対向基板3の構成例について、より具体的に説明する。図20は、対向基板における第2センサ電極の配置例を示す平面図である。図20に示すように、対向基板3には、複数の第2センサ電極TDが配置されている。複数の第2センサ電極TDは、それぞれ同一の形状で、かつ同一の大きさである。複数の第2センサ電極TDは、行方向及び列方向にそれぞれ一定の間隔で並んで配置されている。なお、第2センサ電極TDの数は、図20の数に限定されない。第2センサ電極TDとして、複数の電極が設けられていればよい。
また、対向基板3は、第2基板31の第1面31aに設けられた複数の配線77を有する。1つの配線77は、第2センサ電極TDのいずれか1つに接続し、アクティブエリア10a(図18参照)から周辺領域10b(図18参照)まで引き出されている。
第2センサ電極TDは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電性材料で構成されている。配線77は、例えば金属材料を用いた金属細線で構成し、第2センサ電極TDと電気的に接続されていてもよい。また、第2センサ電極TDは、ITOに限定されず、例えば、金属材料を用いた金属細線等により構成されていてもよい。この場合、第2センサ電極TD及び配線77は、例えば、同一の工程で同時に形成された導電層で、同一の層に設けられていてもよい。
配線77は、フレキシブル基板71を介して、TFT基板2に接続される。フレキシブル基板71の配線77は、例えば、銅等の導電性材料で構成されている。
図21は、TFT基板における第1センサ電極の配置例を示す平面図である。図21に示すように、TFT基板2には、複数の第1センサ電極CDが配置されている。第1センサ電極CDは、例えば正方形又は矩形である。第1センサ電極CDは、行方向及び列方向にそれぞれ一定の間隔で並んで配置されている。
また、TFT基板2は、第1基板21の第1面21aに設けられた複数の配線27を有する。1つの配線27は、複数の第1センサ電極CDのいずれか1つに接続し、アクティブエリア10a(図18参照)から周辺領域10b(図18参照)まで引き出されている。
第1センサ電極CD及び配線27は、例えば、ITO等の透光性を有する導電性材料で構成されている。第1センサ電極CD及び配線27は、例えば、同一の工程で同時に形成された導電層であり、同一の層に設けられている。配線27は、第1センサ電極CDより下方の絶縁層に埋め込まれた金属配線であってもよい。
また、図21に示すように、TFT基板2は、第1基板21の第1面21aに設けられた複数の配線26を有する。図20及び図21に示すように、第1基板21の第1面21aにおいて、配線26は、フレキシブル基板71に設けられた複数の配線77(図20参照)を介して、図20に示す第2センサ電極TDに接続している。
配線26は、導電性材料で構成されている。配線26は、例えば第1基板21の周辺領域10b(図18参照)に設けられている。配線26は、フレキシブル基板73に設けられてもよい。
図21に示すように、配線26は、フレキシブル基板73を介して、検出用IC75に接続している。また、TFT基板2は、例えば、第1基板21に設けられた接続切替回路17と、第1基板21に設けられて接続切替回路17と表示用IC19とを接続する配線18と、を有する。配線27は、接続切替回路17によって、表示用IC19又は検出用IC75に接続される。なお、接続切替回路17は、表示用IC19に内蔵されていてもよいし、検出用IC75に内蔵されていてもよいし、第1基板21又はフレキシブル基板73に実装された図示しないICに内蔵されていてもよい。接続切替回路17の内部の構成例は、後で図24を参照しながら説明する。
図21に示すように、複数の第1センサ電極CDは、1つの第2センサ電極TDと重なるように配置されている。例えば、1個の第2センサ電極TDと平面視で重なる位置に、36個の第1センサ電極CDが配置されている。
図22Aは、複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。図22Aに示すように、第2センサ電極TDには、内部に電界透過領域NEがある。図22Aに示す例では、1つの第2センサ電極TDは、36個の電界透過領域NEを有する。電界透過領域NEは、電界透過領域NEの周囲にある導電体の電位が固定されない領域か、導体のない領域である。
図22Bは、複数の第1センサ電極の配置例を説明するための説明図である。図22Bの第1センサ電極CDの面積重心Gは、平面視で、図22Aに示す電界透過領域NEに、重なっている。1つの第1センサ電極CDの面積重心Gを通る、電界透過領域NEの第1方向Dxの長さ及び電界透過領域NEの第2方向Dyの長さは、同じである。これにより、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。
図23は、接続切替回路の一例を示す図である。図23に示すように、接続切替回路17は、配線27の検出用IC75への接続、非接続を切り替えるスイッチS181と、配線27の表示用IC19への接続、非接続を切り替えるスイッチS182と、を有する。例えば、表示動作期間Pd1、Pd2(図17参照)においては、スイッチS181はオフし、スイッチS182はオンする。これにより、第1センサ電極CDは、配線27及びスイッチS182を介して、表示用IC19に接続される。
検出動作期間Pt1、Pt2においては、スイッチS181はオンし、スイッチS182はオフする。これにより、第1センサ電極CDは、配線27及びスイッチS181と、フレキシブル基板73に設けられた配線77(図20参照)を介して、検出用IC75に接続される。スイッチS181、S182のオン、オフは、例えば駆動回路14(図1参照)が行う。
駆動回路14(図1参照)は、スイッチS181を制御し、配線27を介して、図22Bに示す走査方向Qに、1行ずつ各第1センサ電極CDを選択して、第1駆動信号Vcom1を順次供給する。
図24は、タッチ検出において、第1センサ電極と第2センサ電極との間に発生するフリンジ電界の電気力線を模式的に示す説明図である。図24は、1つの第2センサ電極TDの断面を模式的に示した模式図である。図24に示すように、第2基板31に設けられた第2センサ電極TDは、第1基板21に設けられた第1センサ電極CDよりも上側に配置される。上述したように、第2センサ電極TDは、相互静電容量方式の検出において検出電極として機能する。
図24に示すように、第1センサ電極CDに第1駆動信号Vcom1が供給されると、第2センサ電極TDとの間に、フリンジ電界の電気力線Efnが発生する。第1センサ電極CDの上に第2センサ電極TDが重畳しているため、一部のフリンジ電界の電気力線Efnは第2センサ電極TDから検出面DSよりも上側まで延びることができず、電界が遮蔽される。
これにより、電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。
しかし、第1センサ電極CDには、電界透過領域NEが少なくとも1つ重なるので、第1センサ電極CDに第1駆動信号Vcom1が供給されると、第2センサ電極TDとの間に、電界透過領域NEを通るフリンジ電界の電気力線Efが発生する。言い替えると、第1センサ電極CDの上に電界透過領域NEがあるため、フリンジ電界の電気力線Efは第2センサ電極TDから表示面DSよりも上側まで延びる。なお、図18において、検出面DSはカバーガラス81の表面である。ただし、これに限定されず、検出面DSは表示装置1の最上部に設けられる他の部材の表面であってもよく、第2基板31に設けられた保護層の表面であってもよい。
実施形態1において、電界透過領域NEの領域には、第2センサ電極TDの導電性材料がない。あるいは、電界透過領域NEの領域には、検出電極として機能しないダミー電極が設けられていてもよい。ダミー電極は、電位が固定されていない導電性材料が用いられる。またこのような導電材料として、例えばITO等の透光性を有する導電性材料、あるいは後述するように、金属材料を用いた金属細線を用いることができる。
図22に示すように、電界透過領域NEの領域又は外形は、第1方向Dxと、第2方向Dyの長さとは同じ、正方形である。図22に示すように、各電界透過領域NEは、平面視で、複数ある第1センサ電極CDのそれぞれと重なって配置される。図22の例では、電界透過領域NEは、対向する第1センサ電極CDと相似形状であるとも言える。
図24に示すように、電界透過領域NEの第2方向Dyにおける幅SPは、対向する第1センサ電極CDの第2方向Dyの幅CWよりも小さい。電界透過領域NEは、正方形であり、第1センサ電極CDも正方形であるので、電界透過領域NEの第1方向Dxにおける幅は、対向する第1センサ電極CDの第1方向Dxの幅よりも小さい。これにより、各第2センサ電極TDにおいて、対向する第1センサ電極CDごとにフリンジ電界が検出面DSよりも上側に到達できる位置が電界透過領域NEによって、規制される。
電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxの中点を通る第2方向Dyの仮想線に対して線対称であり、第2方向Dyの中点を通る第1方向Dxの仮想線に対して線対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
上述したように、検出回路40は、被検出物体がある場合において被検出物体がある座標を求める。この場合、検出回路40は、第1駆動信号Vcom1が供給された第1センサ電極CDを特定する。検出回路40は、特定された第1センサ電極CDに重なる第2センサ電極TDにおいて、第1センサ電極CDと第2センサ電極TDとの間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号Vdet1に基づき、検出面に接触する被検出体を検出する。具体的には、検出回路40は、相互静電容量変化があった、第2センサ電極TDを特定し、かつ、検出回路40は、この特定した第2センサ電極TDと重なる駆動電極のうち、第1駆動信号Vcom1が供給されていると特定した第1センサ電極CDの座標を被検出体の位置として出力する。
実施形態1の検出装置は、第2センサ電極TDの平面視での面積を大きくして第1センサ電極CDを覆う面積が増えても、被検出体の位置を出力することができる。
以上説明したように、本開示の検出装置は、第1方向Dxと、第1方向Dxと交差する第2方向Dyとにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極CDと、第1方向Dxと第2方向Dyとにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極TDと、を有する。そして、1つの第2センサ電極TDは、複数の第1センサ電極CDと平面視で重なる。
これにより、ホバー検出において、第2センサ電極TDがそれぞれホバー検出の検出電極として作用する。1つの第2センサ電極TDの平面視による大きさは、1つの第1センサ電極CDの大きさより大きい。図21及び図22Aに示すように、第2センサ電極TDが複数の第1センサ電極CDに重畳するような面積を有しているので、第2センサ電極TDの面積が大きくなり、ホバー検出の検出感度が向上する。
本開示において、第2センサ電極TDは、図18に示すように、アクティブエリア10aにおいて、行列状に複数配列される。つまり、図20に示すように、第2センサ電極TDは、第1方向Dxに複数配列されるとともに、第2方向Dyに複数配列される。
上述したように、第2センサ電極TDは、タッチ検出(相互静電容量方式)の際は、第1センサ電極CDを駆動して、各第2センサ電極TDの各電界透過領域TDDの位置で、存在状態の被検出体の位置を検出し、ホバー検出(自己静電容量方式)の際は、第2センサ電極TDの位置で非存在状態の被検出体を検知する。
図25は、実施形態1に係るホバー検出の一例を示す説明図である。図26は、実施形態1に係るホバー検出の他の例を示す説明図である。図25に示すように、表示装置1は、被検出体である操作者の手指が検出面DSに対し非接触状態でホバー検出を行う。検出回路40は、第2検出信号Vdet2に基づいて、検出面DSに垂直な方向における、検出面DSと被検出体との距離D1を検出することができる。また、検出回路40は、第2検出信号Vdet2に基づいて、被検出体の位置R1を検出することができる。被検出体の位置R1は、例えば、検出面DSと垂直な方向において、被検出体と対向する位置であり、複数の第2センサ電極TDからの第2検出信号Vdet2のうち、最大の値となる第2センサ電極TDに対応する位置である。
また、図26に示すように、表示装置1は、被検出体のジェスチャ等の動作を検出することができる。検出回路40は、被検出体が検出面DSに対し非接触状態で矢印Da方向に移動した場合、第2検出信号Vdet2に基づいて、被検出体の位置の変化を演算する。これにより、検出回路40は、被検出体のジェスチャ等の動作を検出する。制御回路11(図1参照)は、これらのホバー検出の結果に基づいて、所定の表示動作又は検出動作を実行する。
このように、複数の第2センサ電極TDは、自己静電容量方式によるホバー検出において、それぞれ1つの検出電極として機能する。なお、ホバー検出において、駆動回路14は、第1センサ電極CDに対してガード信号Vgdを供給する。第1センサ電極CDは、第2センサ電極TDと同じ電位を有して駆動される。これにより、第2センサ電極TDと第1センサ電極CDとの間の寄生容量を抑制して、ホバー検出の検出精度を向上させることができる。すなわち、ホバー検出において、第1センサ電極CDは、ガード電極として機能する。
図27は、第2センサ電極及び第1センサ電極の配置例を示す斜視図である。上述したように、表示装置1が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、外縁配線TD−Gには、検出用の第2駆動信号Vselfと同じ波形で、かつ第2駆動信号Vselfと同期したガード信号Vgdが供給されている。このように、駆動回路14は、ホバー検出の際に、外縁配線TD−Gにガード信号Vgdを供給する。つまり、ガード信号Vgdは第2駆動信号Vselfと同期した、同じ電位を有する電圧信号である。これにより、第2センサ電極TDの寄生容量を抑制して、検出精度を向上させることができる。または、外縁配線TD−Gには、ガード信号Vgdが供給される代わりに、電気的にどことも接続されていない状態(ハイインピーダンス)に設定されてもよい。
複数の第1センサ電極CDは、第1基板21の一方の面21a側のアクティブエリア10aに設けられている。例えば、一方の面21aは、第1基板21と対向する面の反対側である。
また、図27に示すように、第1基板21の一方の面21a側の周辺領域10bには、外縁配線CD−Gが設けられている。例えば、外縁配線CD−Gは、アクティブエリア10aの長辺と短辺とに沿って連続して設けられており、アクティブエリア10aを囲んでいる。表示装置1が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、外縁配線CD−Gには、検出用の第2駆動信号Vselfと同じ波形で、かつ第2駆動信号Vselfと同期したガード信号Vgdが供給されてもよい。または、外縁配線CD−Gは、電気的にどことも接続されていない状態(ハイインピーダンス)に設定されてもよい。これによれば、外縁配線CD−Gと、第2駆動信号Vselfが供給される第1センサ電極CDとの間に静電容量が生じることを防ぐことができるので、ホバー検出の感度を高めることができる。
なお、本実施形態では、図27に示す第1基板21の他方の面21b側に、外縁配線29が設けられていてもよい。裏面の外縁配線29は、第1基板21の他方の面21bの一部を覆っていてもよいし、他方の面21bの全体を覆っていてもよい。また、裏面の外縁配線29は、例えば、ITO等の透光性を有する導電性材料で構成されていてもよいし、図示しない金属フレーム等で構成されていてもよい。表示装置1が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、裏面の外縁配線29には、検出用の第2駆動信号Vselfと同じ波形で、かつ第2駆動信号Vselfと同期したガード信号Vgdが供給されてもよい。または、裏面の外縁配線29は、電気的にどことも接続されていない状態(ハイインピーダンス)に設定されてもよい。これによれば、裏面の外縁配線29と、第2駆動信号Vselfが供給される第1センサ電極CDとの間に静電容量が生じることを防ぐことができるので、ホバー検出の感度を高めることができる。
以上のように、第2センサ電極TDは、相互静電容量方式によるタッチ検出において検出電極として機能するとともに、自己静電容量方式によるホバー検出において検出電極として機能する。本実施形態において、1つの第2センサ電極TDは大きい面積を有する。このため、第2センサ電極TDから発生する電界の電気力線が、検出面DSから離れた位置まで到達する。これにより、表示装置1は、タッチ検出とホバー検出とで第2センサ電極TDを共用しつつ、精度よくタッチ検出を行うとともに、良好にホバー検出を行うことができる。
また、本実施形態において、第2センサ電極TDは、第2基板31に設けられている。このため、第1基板21に第2センサ電極TDを設けた場合と比べ、スイッチング素子Tr等の各種回路、データ線SGL、ゲート線GCL等の各種配線と、第2センサ電極TDとの間隔を大きくすることができる。したがって、本実施形態は、第2センサ電極TDと、各種回路及び各種配線との間に形成される寄生容量を低減して、精度よくホバー検出を行うことができる。
以上のように、検出装置としてのセンサ30において、第2センサ電極TDは、複数の電界透過領域を有する。1つの電界透過領域NEは、1つの第1センサ電極CDと平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極CDに跨がらない。これにより、隣り合う第1センサ電極CDの情報に、被検出体がそれぞれあっても、タッチ検出でそれぞれを検出することができる。第2センサ電極TDの平面視での面積を大きくしても、第2センサ電極TDを通過したフリンジ電界が減少され難いので、タッチ検出することができる。その結果、同じ第2センサ電極TDを利用して、センサ領域にある検出装置がタッチ検出とホバー検出をすることができる。
次に、図1及び図28から30を参照して、本実施形態の動作例を説明する。図28は、実施形態1に係る表示装置の動作例を示すフローチャートである。図29は、第2センサ電極と信号強度との関係を模式的に示すグラフである。図30は、実施形態1に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。図28から図30に示す動作例はあくまで一例であり、適宜変更してもよい。
図28に示すように、表示期間Pdと検出期間Ptとが時分割で交互に配置される。検出期間Ptは、ホバー検出期間Ptsと、タッチ検出期間Ptmとを含む。表示期間Pd、ホバー検出期間Pts及びタッチ検出期間Ptmの実行の順番はあくまで一例であり適宜変更してもよい。例えば、1つの検出期間Ptにホバー検出期間Pts又はタッチ検出期間Ptmのいずれか一方のみが存在する場合であってもよい。1検出面のタッチ検出を1つのタッチ検出期間Ptmで実行してもよく、複数のタッチ検出期間Ptmに分けて実行してもよい。また、表示期間Pdで1フレーム分の画像の表示を行ってもよく、1フレーム分の画像の表示期間中に、複数の表示期間Pdと検出期間Ptとが交互に配置されていてもよい。
図28に示すように、制御回路11は、まず表示データの書き込みを実行する(ステップST1)。具体的には、上述した表示動作と同様であり、ソースドライバ13は、各ゲート線GCL1、GCL2、GCL3に対応する副画素SPixに、データ線SGL1、SGL2、SGL3を介して画素信号Vpixを供給する。そして、これらの副画素SPixでは、供給される画素信号Vpixに応じて1水平ラインずつ表示が行われるようになっている。図23に示す接続切替回路17が動作して、表示期間Pdにおいて、駆動回路14は、第1センサ電極CDに対し、表示用の駆動信号Vcomdcを供給する。
次に、制御回路11は、ホバー検出を実行する(ステップST2)。具体的には、図30に示すように、ホバー検出期間Ptsにおいて、制御回路11は、制御信号Vsc1を検出用IC75に信号線SSEを介して供給し、制御信号Vsc2を検出用IC75に信号線SSSを介して供給する。制御信号Vsc1は検出装置を動作させる信号であり、制御信号Vsc2は、検出装置を自己静電容量検出方式で動作させるか、相互静電容量方式で動作させるかを選択する信号である。ホバー検出期間Ptsにおいて、センサ30は、自己静電容量検出方式で動作する。
ホバー検出期間Ptsにおいて、駆動回路14は、第2センサ電極TD1、第2センサ電極TD1に第2駆動信号Vselfを供給する。配線77−1は、第2センサ電極TDの1つ(例えば第2センサ電極TD1)に電気的に接続される配線であり、配線77−2は、他の第2センサ電極TDの1つ(例えば第2センサ電極TD2)に電気的に接続される配線であり、配線77−3以降は、図示を省略するが、各第2センサ電極TDにそれぞれ接続される配線である。これにより、表示装置1は、第1方向Dx及び第2方向Dyに隣接して配置された複数の第2センサ電極TDごとに非接触状態の被検出体を検出することができる。例えば、検出回路40は、各第2センサ電極TDからの第2検出信号Vdet2に基づいて、検出面DSに垂直な方向における、検出面DSと被検出体との距離D1を検出することができる。また、検出回路40は、各第2センサ電極TDからの第2検出信号Vdet2に基づいて、被検出体の位置R1を検出することができる。また、駆動回路14は、ホバー検出期間Ptsにおいて、各第2センサ電極TDに接続される各配線27−1、27−2、27−3、27−4・・・に対し、ガード信号Vgdを供給する。
次に、検出回路40は、第2センサ電極TDから供給された第2検出信号Vdet2が、所定の閾値ΔVB以上であるかどうかを判断する(ステップST3)。図29に示すように、検出回路40は、各第2センサ電極TDから供給された第2検出信号Vdet2の信号強度を求め、所定の閾値ΔVBと比較する。
複数の第2検出信号Vdet2のうち、いずれか1つの第2検出信号Vdet2の信号強度が閾値ΔVB以上である場合(ステップST3、Yes)、制御回路11は、タッチ検出を実行する(ステップST4)。第2検出信号Vdet2の信号強度が閾値ΔVB以上である場合、被検出体が接触状態であると判断する。
図29に示すように、36個の第2センサ電極TDがあるとして、第2センサ電極TD1から第2センサ電極TD36まであるとする。第2センサ電極TD35が、第2検出信号Vdet2の信号強度が閾値ΔVB以上であり、それ以外の第2センサ電極TDにおいて、第2検出信号Vdet2の信号強度は閾値ΔVBよりも小さい。この場合、検出回路40は、第2センサ電極TD35に対応する位置において被検出体が接触状態であると判断する。制御回路11は、検出回路40からの情報に基づいて、ホバー検出からタッチ検出に切り換える。
具体的には、図30に示すように、タッチ検出期間Ptmにおいて、制御回路11は、制御信号Vsc1を検出用IC75に供給し、制御信号Vsc2を検出用IC75に供給する。これにより、センサ30は、相互静電容量検出方式で動作する。
駆動回路14は、第2センサ電極TD35に平面視で重なる各第1センサ電極CD、例えば第1センサ電極CD1、CD2、CD3、CD4・・・に接続される各配線27−1、27−2、27−3、27−4・・・に対し、第1駆動信号Vcom1を順次供給する。第2センサ電極TDに含まれる電界透過領域TDDの位置ごとに、各第1センサ電極CDとの間の容量変化に応じた第1検出信号Vdet1が、第2センサ電極TD35から、配線77−1を介して検出回路40に供給される。これにより、表示装置1は、各第2センサ電極TDの各電界透過領域TDDの位置ごとに接触状態の被検出体を検出することができる。
例えば、図30に示すように、配線27−3に接続された第1センサ電極CDが、相互静電容量変化があった第2センサ電極TDとして特定される。また、第2センサ電極TD35に接続される配線77−1は、相互静電容量変化があるが、第2センサ電極TD35とは異なる第2センサ電極に接続される配線77−2は、変化がない。
タッチ検出期間Ptmにおいて、1検出面の検出動作が終了した場合、すなわち、第2センサ電極TD35に重なる第1センサ電極CDに対して、順次、第1駆動信号Vcom1を供給してタッチ検出を実行した場合、制御回路11は、タッチ検出を終了して表示データの書き込み(ステップST1)に戻る。
複数の第2検出信号Vdet2の信号強度が全て閾値ΔVBよりも小さい場合(ステップST3、No)、制御回路11は、タッチ検出を実行せず、表示データの書き込み(ステップST1)に戻る。この場合、図25に示す検出期間Ptにおいて、ホバー検出期間Ptsのみが実行され、タッチ検出期間Ptmは実行されない。つまり、1つの検出期間Ptにおいてホバー検出期間Ptsのみが存在する。
なお、図30では図示を省略しているが、データ線SGLは、ホバー検出期間Pts及びタッチ検出期間Ptmにおいて、フローティング状態であることが好ましい。こうすれば、第2センサ電極TDとデータ線SGLとの間の容量を低減することができる。また、ゲート線GCLは、ホバー検出期間Ptsにおいてフローティング状態であってもよい。
図28から図30に示す動作例はあくまで一例であり、適宜変更してもよい。例えば、複数回のホバー検出期間Ptsにおいて、1つの検出電極を構成する第2センサ電極TDの数を変えてホバー検出を実行してもよい。第2センサ電極TDは、第1方向Dxに隣接して配置された2つの第2センサ電極TD及び第2方向Dyに隣接して配置された2つの第2センサ電極TDが切替回路により電気的に接続されて、1つの検出電極として機能してもよい。このように、第2センサ電極TDは、第1方向Dxに隣接して配置された2以上の第2センサ電極TD及び第2方向Dyに隣接して配置された2以上の第2センサ電極TDで構成されていてもよい。或いは、第2センサ電極TDは、第1方向Dxに隣接して配置された3以上の第2センサ電極TD及び第2方向Dyに隣接して配置された3以上の第2センサ電極TDで構成されていてもよい。例えば、アクティブエリア10aの全ての第2センサ電極TDが切替回路により電気的に接続されて、1つの第2センサ電極TDを構成してもよい。制御回路11は、検出面DSと被検出体との距離D1に応じて、1つの検出電極に含まれる第2センサ電極TDの数を変更すると、ホバー検出の解像度を変更することができる。
以上のように、センサ30は、これにより、タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことが可能になる。
また、1つの第2センサ電極TDにおける1つの電界透過領域NEの位置が複数の駆動電極に重ならない。このため、検出回路40は、複数の第2センサ電極TDのうち相互静電容量変化があった第2センサ電極TDを特定し、第1駆動信号Vcom1が供給された第1センサ電極CDを特定することができれば、第1方向Dx及び第2方向Dyで特定される第1センサ電極CDの位置が被検出体の座標として利用できる。このため、実施形態1の検出装置は、第2センサ電極TDの平面視での面積を大きくしても、タッチ検出の検出感度を高めることができる。これにより、第2センサ電極TDの平面視での面積が大きくなり、ホバー検出における検出感度が高まる。
従って、本実施形態の表示装置1は、タッチ検出とホバー検出とで第2センサ電極TDを共用しつつ、良好にタッチ検出及びホバー検出を行うことが可能である。
(実施形態2)
図31は、実施形態2に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。なお、実施形態1で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図31に示すように、各電界透過領域NEは、平面視で、複数ある第1センサ電極CDのそれぞれと重なって配置される。図31に示すように、電界透過領域NEの領域又は外形は、第1方向Dxと、第2方向Dyの長さとは同じ、菱形である。言い換えると、1つの電界透過領域NEは、正方形であって、1つの電界透過領域NEの1辺の延長線上は、当該電界透過領域に重なる1つの第1センサ電極CDの辺と交差する。
電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxの中点を通る第2方向Dyの仮想線に対して線対称であり、第2方向Dyの中点を通る第1方向Dxの仮想線に対して線対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
(実施形態3)
図32は、実施形態3に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。なお、実施形態1で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図32に示すように、電界透過領域NEの領域又は外形は、第1方向Dxと、第2方向Dyの長さとは同じ、円である。図32に示すように、各電界透過領域NEは、平面視で、複数ある第1センサ電極CDのそれぞれと重なって配置される。これにより、電界透過領域NEから360°均等に電気力線が飛び、第1センサ電極CDの面積重心Gから同一距離であれば、信号感度が等しくなる。
電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxの中点を通る第2方向Dyの仮想線に対して線対称であり、第2方向Dyの中点を通る第1方向Dxの仮想線に対して線対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
(実施形態4)
図33は、実施形態4に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。図34は、実施形態4に係る第2センサ電極の電界の状態の例を説明する説明図である。なお、実施形態1で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図33に示すように、電界透過領域NEの領域は、4つあり、外形は、第1方向Dxと、第2方向Dyの長さとは同じ、正方形である。図32に示すように、4つの電界透過領域NEは、平面視で、1つの第1センサ電極CDと重なって配置される。
電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxの中点を通る第2方向Dyの仮想線に対して線対称であり、第2方向Dyの中点を通る第1方向Dxの仮想線に対して線対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
図34に示すように、電界透過領域NE間の間には導電材料があることから、ホバー検出時には、電気力線Efsが増え、検出感度が向上する。
(実施形態5)
図35は、実施形態5に係る複数の第2センサ電極の配置例を説明するための説明図である。図36は、実施形態5に係る第2センサ電極の電界の状態の例を説明する説明図である。なお、実施形態1で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図35に示すように、電界透過領域NEの領域は、十字形であり、外形は、第1方向Dxと、第2方向Dyの長さとは同じである。図35に示すように、電界透過領域NEは、平面視で、1つの第1センサ電極CDと重なって配置される。
電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxの中点を通る第2方向Dyの仮想線に対して線対称であり、第2方向Dyの中点を通る第1方向Dxの仮想線に対して線対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
図36に示すように、十字形の電界透過領域NEでは、中心部分の導体材料が増える。このため、ホバー検出時には、電気力線Efsが増え、検出感度が向上する。
(実施形態6)
図37は、実施形態6に係る第2センサ電極を模式的に示した模式図である。
なお、実施形態1から実施形態5で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
実施形態4において、第2センサ電極TDは、少なくとも1つの第1導電性細線33Uと、第1導電性細線33Uと交差する少なくとも1つの第2導電性細線33Vと、を含む。第1導電性細線33Uと、第2導電性細線33Vとは、接続領域33Xで電気的に接続されている。複数の第1導電性細線33Uと、複数の第2導電性細線33Vとがそれぞれ複数交差すると、第2センサ電極TDの1つの網目の形状が平行四辺形となる。第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、それぞれ、第1方向Dxと平行な方向に対して互いに逆方向に傾斜している。
なお、第2センサ電極TDは、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vを有しているが、本開示において、第2センサ電極TDの面積とは、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vの面積に加え、第1導電性細線33Uと第2導電性細線33Vとで囲まれた開口の面積も含む。つまり、第2センサ電極TDの面積とは、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vを囲む略矩形状の領域の面積となる。
複数の第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、それぞれ細幅である。図27に示すアクティブエリア10aにおいて、複数の第1導電性細線33Uは、第2方向Dyに互いに間隔を設けて配置される。また、複数の第2導電性細線33Vは、第2方向Dyに互いに間隔を設けて配置されている。
複数の第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vの延出方向の一端は、配線77に接続されている。このような構成により、複数の第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは互いに電気的に接続され、1つの第2センサ電極TDとして機能する。本実施形態では、1つの第2センサ電極TDに1本の配線77が接続される。第2センサ電極TDは、それぞれ略矩形状である。これに限定されず、第2センサ電極TDは、正方形状、多角形状、長円状等、他の形状であってもよい。
第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)及びタングステン(W)から選ばれた1種以上の金属層で形成される。又は、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、これらの金属材料から選ばれた1種以上を含む合金で形成される。また、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、これらの金属材料又はこれらの材料の1種以上を含む合金の導電層が複数積層された積層体としてもよい。なお、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vは、ITO等の透光性導電酸化物の導電層が積層されていてもよい。また、上述した金属材料及び導電層を組み合わせた黒色化膜、黒色有機膜又は黒色導電有機膜が積層されていてもよい。
上述した金属材料は、ITO等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。上述した金属材料は、透光性導電酸化物に比較して遮光性があるため、透過率が低下する可能性又は第2センサ電極TDのパターンが視認されてしまう可能性がある。本実施形態において、1つの第2センサ電極TDが、複数の細幅の第1導電性細線33U及び複数の第2導電性細線33Vを有しており、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vが、線幅よりも大きい間隔を設けて配置されることで、低抵抗化と、不可視化とを実現することができる。その結果、第2センサ電極TDが低抵抗化し、表示装置1は、薄型化、大画面化又は高精細化することができる。
第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vの幅は、1μm以上10μm以下であることが好ましく、さらに1μm以上5μm以下の範囲にあることがより好ましい。第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vの幅が10μm以下であると、アクティブエリア10aのうちブラックマトリクス又はゲート線GCL及びデータ線SGLで光の透過を抑制されない領域である開口部を覆う面積が小さくなり、開口率を損なう可能性が低くなるからである。また、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vの幅が1μm以上であると、形状が安定し、断線する可能性が低くなるからである。
第2センサ電極TDは、メッシュ状の金属細線に限定されず、例えば、ジグザグ線状、或いは波線状の金属細線を複数含む構成であってもよい。また、第2センサ電極TD同士の間には、検出電極として機能しないダミー電極が設けられていてもよい。ダミー電極は、第2センサ電極TDと類似した、メッシュ状、ジグザグ線状、或いは波線状のパターンとすることができる。ダミー電極は、電位が固定されていない。
図37に示すように、第2センサ電極TDは、電界透過領域NEを有する。なお、電界透過領域NEには、電位が固定されていないダミー電極33Dが複数配置されている。複数のダミー電極33Dは、互いに電気的に接続されていない。また、複数のダミー電極33Dは、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vとは、電気的に接続されていない。このように、複数のダミー電極33Dは、電位が固定されていない。このため、複数のダミー電極33Dは、タッチ検出において、フリンジ電界(図24)の遮蔽効果が小さい。その結果、タッチ検出において、フリンジ電界の電気力線は、第1センサ電極CDから第2センサ電極TDに向かって延びることとなる。
ダミー電極33Dは、第1方向Dxと平行な方向に対して第1導電性細線33Uと同じ傾きを有する導電性細線と、第1方向Dxと平行な方向に対して第2導電性細線33Vと同じ傾きを有する導電性細線とを含む。こうすれば、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vに対して、電界透過領域NEが不可視化される。
電界透過領域NEは、第2方向Dyの長さと第1方向Dxの長さとは同じである。
電界透過領域NEは、2つの第1センサ電極CDに跨がって、平面視で重なることがないので、分解能が高くなる。電界透過領域NEの形状が、第1方向Dxに対称であり、第2方向Dyに対称であることから、1つの第1センサ電極CDの駆動に伴う信号減衰の度合いが距離に応じて均等になる。その結果、当該第1センサ電極CDに隣り合う第1センサ電極CDの駆動に与える影響が抑制される。
(変形例1)
図38は、実施形態6の変形例1に係る第2センサ電極の部分拡大図である。
変形例1において、配線77は、ジグザグ線状、或いは波線状に形成されている。配線77は、第1方向Dxと平行な方向に対して第1導電性細線33Uと同じ傾きを有する導電性細線と、第1方向Dxと平行な方向に対して第2導電性細線33Vと同じ傾きを有する導電性細線とを含む。こうすれば、第1導電性細線33U及び第2導電性細線33Vに対して、配線77が不可視化される。
変形例1において、第1導電性細線33Uと第2導電性細線33Vとが接続され、平行四辺形の形状を有している。電界透過領域NEにおいては、接続領域33Xには、導電性材料が無くなるスリットGPを有していることにより、ダミー電極33Dが形成されている。電界透過領域NEにも図36に示すダミー電極33Dと同じ構造のダミー電極がある。
(変形例2)
図39は、実施形態6の変形例2に係る第2センサ電極の部分拡大図である。
変形例2において、2つの第1導電性細線33Uと2つの第2導電性細線33Vとが接続され、平行四辺形の形状の導電性細線が電界透過領域NE(図37参照)において、並べられている。
以上、好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本開示の技術的範囲に属する。
例えば、本態様の検出装置及び表示装置は、以下の態様をとることができる。
(1)第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、を有し、1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なり、前記複数の第2センサ電極のそれぞれは、複数の電界透過領域を有し、1つの前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない、検出装置。
(2)1つの前記第2センサ電極の平面視による大きさは、1つの前記第2センサ電極の大きさより大きい、(1)に記載の検出装置。
(3)1つの前記電界透過領域は、平面視で、1つの前記第1センサ電極の面積重心に重なる、(1)に記載の検出装置。
(4)1つの前記電界透過領域は、正方形である、(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の検出装置。
(5)1つの前記電界透過領域は、正方形であって、1つの前記電界透過領域の1辺の延長線上は、当該電界透過領域に重なる1つの第1センサ電極の辺と交差する、(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の検出装置。
(6)1つの前記電界透過領域は、円形である、(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の検出装置。
(7)複数の前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なる、(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の検出装置。
(8)1つの前記電界透過領域は、十字形である、(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の検出装置。
(9)1つの前記第1センサ電極の面積重心を通る、前記電界透過領域の前記第1方向の長さ及び前記電界透過領域の前記第2方向の長さは、同じである、(1)乃至(8)のいずれか1つに記載の検出装置。
(10)前記電界透過領域には、ダミー電極が配置されている、(1)乃至(9)のいずれか1つに記載の検出装置。
(11)前記ダミー電極は、電位が固定されていない、(10)に記載の検出装置。
(12)前記第1センサ電極に第1駆動信号を供給し、前記第2センサ電極に第2駆動信号を供給する駆動回路と、前記第1センサ電極に前記第1駆動信号が供給された場合に、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第1検出モードと、前記第2センサ電極に前記第2駆動信号が供給された場合に、前記第2センサ電極の自己静電容量変化に応じた第2検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第2検出モードと、を有する制御回路を有する、(1)乃至(11)のいずれか1つに記載の検出装置。
(13)検出回路を備え、前記第1検出モードにおいて、前記検出回路は、前記第1駆動信号が供給された第1センサ電極を特定し、当該第1センサ電極と重なる第2センサ電極の電界透過領域において、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する、(12)に記載の検出装置。
(14)前記第2センサ電極において、複数の金属配線がメッシュ状、ジグザグ線状、或いは波線状に形成されている、請求項1乃至請求項13のいずれか1つに記載の検出装置。
(15)前記第2検出モードにおいて、前記駆動回路は、前記第1センサ電極に対し、前記第2駆動信号と同期した同じ電位の信号を供給する(12)に記載の検出装置。
(16)第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、
前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、
前記第1センサ電極に第1駆動信号を供給し、前記第2センサ電極に第2駆動信号を供給する駆動回路と、
前記第1センサ電極に前記第1駆動信号が供給された場合に、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第1検出モードと、前記第2センサ電極に前記第2駆動信号が供給された場合に、前記第2センサ電極の自己静電容量変化に応じた第2検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第2検出モードと、を有する制御回路と、
を有し、
1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なる、検出装置。
(17)前記第2センサ電極は、複数の電界透過領域を有し、
1つの前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない、(16)に記載の検出装置。
(18)検出回路を備え、
前記第1検出モードにおいて、前記検出回路は、前記第1駆動信号が供給された第1センサ電極を特定し、当該第1センサ電極と重なる第2センサ電極の電界透過領域において、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する、(16)又は(17)に記載の検出装置。
(19)(1)乃至(18)のいずれか1つに記載の検出装置と、表示領域を備える表示パネルと、を備え、前記表示領域と重畳する領域に、前記第2センサ電極が設けられている、表示装置。
1 表示装置
2 TFT基板
3 対向基板
6 液晶層
10 表示パネル
10a アクティブエリア
10b 周辺領域
11 制御回路
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動回路
17 接続切替回路
18 配線
20 表示領域
21 第1基板
22 画素電極
24 絶縁層
30 センサ
31 第2基板
33D ダミー電極
40 検出回路
77 配線
81 カバーガラス
NE 電界透過領域
CD 第1センサ
TD 第2センサ電極

Claims (19)

  1. 第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、
    前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、
    を有し、
    1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なり、
    前記複数の第2センサ電極のそれぞれは、複数の電界透過領域を有し、
    1つの前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない、
    検出装置。
  2. 1つの前記第2センサ電極の平面視による大きさは、1つの前記第1センサ電極の大きさより大きい、請求項1に記載の検出装置。
  3. 1つの前記電界透過領域は、
    平面視で、1つの前記第1センサ電極の面積重心に重なる、請求項1に記載の検出装置。
  4. 1つの前記電界透過領域は、正方形である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
  5. 1つの前記電界透過領域は、正方形であって、1つの前記電界透過領域の1辺の延長線上は、当該電界透過領域に重なる1つの第1センサ電極の辺と交差する、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の検出装置。
  6. 1つの前記電界透過領域は、円形である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
  7. 複数の前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なる、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
  8. 1つの前記電界透過領域は、十字形である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
  9. 1つの前記第1センサ電極の面積重心を通る、前記電界透過領域の前記第1方向の長さ及び前記電界透過領域の前記第2方向の長さは、同じである、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の検出装置。
  10. 前記電界透過領域には、ダミー電極が配置されている、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の検出装置。
  11. 前記ダミー電極は、電位が固定されていない、請求項10に記載の検出装置。
  12. 前記第1センサ電極に第1駆動信号を供給し、前記第2センサ電極に第2駆動信号を供給する駆動回路と、
    前記第1センサ電極に前記第1駆動信号が供給された場合に、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第1検出モードと、前記第2センサ電極に前記第2駆動信号が供給された場合に、前記第2センサ電極の自己静電容量変化に応じた第2検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第2検出モードと、を有する制御回路を有する、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の検出装置。
  13. 検出回路を備え、
    前記第1検出モードにおいて、前記検出回路は、前記第1駆動信号が供給された第1センサ電極を特定し、当該第1センサ電極と重なる第2センサ電極の電界透過領域において、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する、請求項12に記載の検出装置。
  14. 前記第2センサ電極において、複数の金属配線がメッシュ状、ジグザグ線状、或いは波線状に形成されている、請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の検出装置。
  15. 前記第2検出モードにおいて、前記駆動回路は、前記第1センサ電極に対し、前記第2駆動信号と同期した同じ電位の信号を供給する請求項12に記載の検出装置。
  16. 第1方向と、前記第1方向と交差する第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第1センサ電極と、
    前記第1方向と前記第2方向とにそれぞれ並ぶ複数の第2センサ電極と、
    前記第1センサ電極に第1駆動信号を供給し、前記第2センサ電極に第2駆動信号を供給する駆動回路と、
    前記第1センサ電極に前記第1駆動信号が供給された場合に、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第1検出モードと、前記第2センサ電極に前記第2駆動信号が供給された場合に、前記第2センサ電極の自己静電容量変化に応じた第2検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第2検出モードと、を有する制御回路と、
    を有し、
    1つの前記第2センサ電極は、複数の前記第1センサ電極と平面視で重なる、検出装置。
  17. 前記第2センサ電極は、複数の電界透過領域を有し、
    1つの前記電界透過領域は、1つの前記第1センサ電極と平面視で重なり、当該電界透過領域は、平面視で2つの第1センサ電極に跨がらない、請求項16に記載の検出装置。
  18. 検出回路を備え、
    前記第1検出モードにおいて、前記検出回路は、前記第1駆動信号が供給された第1センサ電極を特定し、当該第1センサ電極と重なる第2センサ電極の電界透過領域において、前記第1センサ電極と前記第2センサ電極との間の相互静電容量変化に応じた第1検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する、請求項16又は請求項17に記載の検出装置。
  19. 請求項1乃至請求項18のいずれか1項に記載の検出装置と、
    表示領域を備える表示パネルと、
    を備え、
    前記表示領域と重畳する領域に、前記第2センサ電極が設けられている、表示装置。
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