JP5778122B2 - タッチ検出機能付き表示装置、及びそれを備える電子機器 - Google Patents
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Description
1.実施形態(タッチ検出機能付き表示装置)
1−1.実施形態1
1−2.実施形態2
2.適用例(電子機器)
上記実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置が電子機器に適用されている例
3.本開示の構成
[構成例]
(全体構成例)
図1は、本発明の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。以下、図1を参照しながら、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1の全体構成について説明する。また、図1で示されるタッチ検出機能付き表示装置1は、表示素子として液晶表示素子を用いており、その液晶表示素子により構成される液晶表示デバイス20と静電容量式のタッチ検出デバイス30とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。
タッチ検出デバイス30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、検出信号Vdetを出力する。図2〜図6を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指が接触または近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触または近接した状態を表す説明図である。図5は、図4に示す指が接触または近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。
次に、タッチ検出機能付き表示デバイス10の構成例を詳細に説明する。
本発明の実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1の動作について、まず、全体動作の概要について説明する。図10は、表示動作期間とタッチ検出期間との関係を表す模式図である。
以下、図14を参照しながら、表示動作期間Pdにおける表示動作について詳述する。
図14は、表示動作期間における各信号のタイミングの一例を示す波形図である。図14は、表示駆動信号Vcomdの波形と、走査信号Vscanの波形と、画素信号Vpixの波形と、を示している。図14は、表示動作期間Pdの駆動をライン反転駆動とした場合の例である。以下、画面GSの駆動信号印加ブロックA1〜Aiのうち、特定の駆動信号印加ブロックA1を駆動対象とした場合として説明する。
以下、図15を参照しながら、タッチ検出期間Ptにおけるタッチ検出動作について詳述する。図15は、タッチ検出期間における各信号のタイミングの一例を示す波形図である。図15には、タッチ検出駆動信号Vcomtの波形と、検出信号Vdetの波形とを示している。以下、画面GSの駆動信号印加ブロックA1〜Aiのうち、特定の駆動信号印加ブロックA1を駆動対象とした場合として説明する。
図16は、表示動作期間及びタッチ検出期間の繰り返しにおける各信号の波形を示す模式図である。タッチ検出機能付き表示装置1は、図16に示すように、表示動作期間Pdとタッチ検出期間Ptとが交互に設定されている。タッチ検出機能付き表示装置1は、表示動作期間Pdに画素信号Vpix及び表示駆動信号Vcomdを出力し、上述した動作を実行することで、RBG表示動作を実行する。
タッチ検出機能付き表示装置1は、ノイズ検出期間Pnにノイズ検出動作を実行し、外乱ノイズのタッチ検出駆動信号Vcomtの周波数を検出することで、外乱ノイズによってタッチ検出動作の精度が低減することを抑制することができる。例えば、本実施形態のように、検出信号Vdetから外乱ノイズの周波数成分のうちタッチ検出駆動信号Vcomtの周波数と同じ又は近傍の周波数成分が検出された場合、タッチ検出駆動信号Vcomtの周波数を、異なる周波数に変更することによって、タッチ検出動作における外乱ノイズによる誤動作の発生を抑制することができる。
本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1bについて、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1と相違する点を中心に説明する。
図21は、本発明の実施形態2に係るタッチ検出機能付き表示装置の他の概略構成を示す模式図である。図21で示すタッチ検出機能付き表示装置1bは、駆動電極COMLに駆動信号Vcomを印加し、LCDノイズ情報についての演算機能を有するドライバIC51、及び、タッチ検出電極TDLから出力される検出信号Vdetを入力するタッチIC52を備えている。このドライバIC51は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1の駆動電極ドライバ14(又は、ゲートドライバ12、ソースドライバ13及び駆動電極ドライバ14の全て)に相当し、タッチIC52は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置1のタッチ検出部40に相当するものである。また、このドライバIC51及びタッチIC52は、互いに通信可能となるように電気的に接続されている。
次に、表示動作期間Pdにおけるノイズ検出動作について説明する。なお、表示動作期間Pdにおける表示動作、及び、タッチ検出期間Ptにおけるタッチ検出動作については、実施形態1と同様である。
以上のような構成及び動作によって、アナログフィルタ部42のフィルタ機能として、実施形態1のような、LCDノイズの周波数成分のうちノイズ強度がピークとして現れる周波数成分を通過させないようにする機能、及び、検出信号Vdetの周波数成分のうち、駆動電極ドライバ14が出力する表示駆動信号Vcomdに伴って現れるタッチ検出電極TDLにおける信号の周波数成分を通過させないようにする機能を備えなくても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
図22は、変形例に係るタッチ検出機能付き表示デバイスの概略断面構造を表す断面図である。変形例では、上述した駆動電極COMLは、液晶表示デバイス20の共通駆動電極として機能し、駆動電極COMLtは、タッチ検出デバイス30の駆動電極として機能する。つまり、本実施形態では、液晶表示デバイス20の共通駆動電極とタッチ検出デバイスの駆動電極を兼用しない形態である。そして、駆動電極ドライバ14は、表示動作を行う表示期間において、表示駆動信号として駆動信号Vcomを駆動電極COMLに印加する。そして、駆動電極ドライバ14は、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Ptにおいてはタッチ駆動信号として駆動信号Vcomを駆動電極COMLtに印加する。また、タッチ検出部は、表示動作期間Pdに、タッチ検出電極にのった外乱ノイズを検出するノイズ検出動作を実施する。
例えば、タッチ検出電極TDLと、駆動電極COMLtの両方がTFT基板21と基板31Bの間に配置された構成であってもよく、ガラス基板31B又はガラス基板31Aの上(偏光板35Aの方の面上)にタッチ検出電極TDLと駆動電極COMLtとが配置された構成であってもよい。
次に、図23〜図34を参照して、実施形態及び変形例で説明したタッチ検出機能付き表示装置1の適用例について説明する。図23〜図34は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置1は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、タッチ検出機能付き表示装置で検出した操作に基づいて処理を実行し、かつ、タッチ検出機能付き表示装置に映像信号を供給する制御装置を備える。
図23に示す電子機器は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図24及び図25に示す電子機器は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置が適用されるデジタルカメラである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図26に示す電子機器は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置である。
図27に示す電子機器は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有しており、表示部543は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
図28〜図34に示す電子機器は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置が適用される携帯電話機である。この携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。そのディスプレイ554またはサブディスプレイ555は、実施形態1、2及び変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置により構成されている。
また、本開示は、以下の構成をとることもできる。
(1)
複数の表示素子に表示動作を実施させるための画素信号が印加される画素電極と、
外部物体が接触又は近接したかを検出するためのタッチ検出電極と、
前記画素電極に対して、表示駆動信号と同期した前記画素信号を出力して前記表示動作を実施する表示駆動部と、
表示動作期間に、前記表示駆動信号を印加して前記表示動作を実施し、タッチ検出期間に、タッチ検出駆動信号を印加してタッチ検出動作を実施する動作駆動部と、
前記タッチ検出電極から出力される検出信号を検出するタッチ検出部と、
前記表示動作期間と前記タッチ検出期間とを時分割で実行させる制御部と、を備え、
前記タッチ検出部は、前記表示動作期間に、前記タッチ検出電極にのった外乱ノイズを検出するノイズ検出動作を実施するタッチ検出機能付き表示装置。
(2)
前記表示動作時に前記表示駆動信号が印加され、前記タッチ検出動作時に前記タッチ検出駆動信号が印加される駆動電極と、をさらに有し、
前記動作駆動部は、前記表示動作期間に、前記駆動電極に対して前記表示駆動信号を印加し、前記タッチ検出期間に、前記駆動電極に対して前記タッチ検出駆動信号を印加する(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(3)
前記表示動作時に前記表示駆動信号が印加される第1駆動電極と、
前記タッチ検出動作時に前記タッチ検出駆動信号が印加される第2駆動電極と、をさらに有し
前記動作駆動部は、前記表示動作期間に、前記第1駆動電極に対して前記表示駆動信号を印加し、前記タッチ検出期間に、前記第2駆動電極に対して前記タッチ検出駆動信号を印加する(1)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(4)
前記制御部は、前記表示動作期間と前記タッチ検出期間とを交互に実行させることを特徴とする(1)から(3)のいずれか1つに記載のタッチ検出器能付き表示装置。
(5)
前記タッチ検出部は、前記ノイズ検出動作において、
前記タッチ検出電極から検出される前記検出信号から、前記表示駆動部及び前記動作駆動部が実施する前記表示動作によって発生するノイズであるLCDノイズを除去し、
前記検出信号の周波数成分のうち、現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分のみを通過させるフィルタ機能を有し、該フィルタ機能によって前記検出信号から該周波数成分をフィルタリング後周波数成分として抽出し、
該フィルタリング後周波数成分に基づいて、前記外乱ノイズが現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有するかを検出し、
前記外乱ノイズが現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有する場合、ノイズ報知信号を出力する(1)から(4)のいずれか1つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(6)
前記タッチ検出部は、前記ノイズ検出動作において、前記検出信号から抽出した前記フィルタリング後周波数成分の信号強度を、所定のしきい値と比較することによって、現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有する前記外乱ノイズの有無を検出する(5)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(7)
前記制御部は、前記ノイズ報知信号を取得した場合、前記タッチ検出駆動信号の周波数を異なる周波数に変更する(5)または(6)に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(8)
前記タッチ検出駆動信号の周波数は、前記LCDノイズの周波数スペクトルのピークと異なる周波数である(1)から(7)のいずれか一つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(9)
前記タッチ検出駆動信号の周波数は、前記表示駆動信号の周波数と異なる周波数である(1)から(8)のいずれか一つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(10)
前記タッチ検出電極は、外部近接物体の近接または接触に基づく前記タッチ検出電極及び前記駆動電極との間の静電容量の変化を利用して前記外部近接物体を検出する(1)から(9)のいずれか一つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(11)
前記タッチ検出部は、前記画素信号から演算により算出されたLCDノイズを取得する(1)から(10)のいずれか一つに記載のタッチ検出機能付き表示装置。
(12)
(1)から(11)のいずれか一つに記載のタッチ検出機能付き表示装置と、
前記タッチ検出機能付き表示装置で検出した操作に基づいて処理を実行し、かつ、前記タッチ検出機能付き表示装置に映像信号を供給する制御装置と、を備えることを特徴とする電子機器。
2、2a 画素基板
3、3a 対向基板
6、6a 液晶層
10、10a タッチ検出機能付き表示デバイス
11 制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
20 液晶表示デバイス
21 TET基板
22 画素電極
23 絶縁層
30 タッチ検出デバイス
31、31A、31B ガラス基板
31P 接着層
32 カラーフィルタ
35、35A 偏光板
35B 入射側偏光板
40 タッチ検出部
42 アナログフィルタ部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 ノイズ検出部
47 検出タイミング制御部
51 ドライバIC
52 タッチIC
90、92 矢印
101 外乱ノイズピーク部
102 選択駆動周波数
510 映像表示画面部
511 フロントパネル
512 フィルターガラス
521 発光部
522 表示部
523 メニュースイッチ
524 シャッターボタン
531 本体部
532 レンズ
533 スタート/ストップスイッチ
534 表示部
541 本体
542 キーボード
543 表示部
551 上側筐体
552 下側筐体
553 連結部
554 ディスプレイ
555 サブディスプレイ
556 ピクチャーライト
557 カメラ
A1〜Ai 駆動信号印加ブロック
C1、C2 容量素子
COML、COMLt 駆動電極
D 誘電体
DET 電圧検出器
E1 駆動電極
E2 タッチ検出電極
GCL 走査信号線
GS 画面
I0、I1、I2 電流
LC 液晶素子
Out 出力信号
Pd 表示動作期間
Pn ノイズ検出期間
Pt タッチ検出期間
Pix 画素
R 抵抗器
S 交流信号源
Sg 交流矩形波
SGL 画素信号線
TDL タッチ検出電極
Tr TFT素子
ts サンプリングタイミング
V0、V1 波形
Vcom 駆動信号
Vcomd 表示駆動信号
Vcomt タッチ検出駆動信号
Vdet 検出信号
Vdisp 映像信号
Vpix 画素信号
Vscan 走査信号
Vth しきい値電圧
Claims (12)
- 複数の表示素子に表示動作を実施させるための画素信号が印加される画素電極と、
外部物体が接触又は近接したかを検出するためのタッチ検出電極と、
前記画素電極に対して、表示駆動信号と同期した前記画素信号を出力して前記表示動作を実施する表示駆動部と、
表示動作期間に、前記表示駆動信号を印加して前記表示動作を実施し、タッチ検出期間に、タッチ検出駆動信号を印加してタッチ検出動作を実施する動作駆動部と、
前記タッチ検出電極から出力される検出信号を検出するタッチ検出部と、
前記表示動作期間と前記タッチ検出期間とを時分割で実行させる制御部と、を備え、
前記タッチ検出部は、前記表示動作期間に、前記タッチ検出電極にのった外乱ノイズを検出するノイズ検出動作を実施するタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記表示動作時に前記表示駆動信号が印加され、前記タッチ検出動作時に前記タッチ検出駆動信号が印加される駆動電極と、をさらに有し、
前記動作駆動部は、前記表示動作期間に、前記駆動電極に対して前記表示駆動信号を印加し、前記タッチ検出期間に、前記駆動電極に対して前記タッチ検出駆動信号を印加する請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記表示動作時に前記表示駆動信号が印加される第1駆動電極と、
前記タッチ検出動作時に前記タッチ検出駆動信号が印加される第2駆動電極と、をさらに有し
前記動作駆動部は、前記表示動作期間に、前記第1駆動電極に対して前記表示駆動信号を印加し、前記タッチ検出期間に、前記第2駆動電極に対して前記タッチ検出駆動信号を印加する請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記制御部は、前記表示動作期間と前記タッチ検出期間とを交互に実行させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のタッチ検出器能付き表示装置。
- 前記タッチ検出部は、前記ノイズ検出動作において、
前記タッチ検出電極から検出される前記検出信号から、前記表示駆動部及び前記動作駆動部が実施する前記表示動作によって発生するノイズであるLCDノイズを除去し、
前記検出信号の周波数成分のうち、現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分のみを通過させるフィルタ機能を有し、該フィルタ機能によって前記検出信号から該周波数成分をフィルタリング後周波数成分として抽出し、
該フィルタリング後周波数成分に基づいて、前記外乱ノイズが現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有するかを検出し、
前記外乱ノイズが現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有する場合、ノイズ報知信号を出力する請求項1から4のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチ検出部は、前記ノイズ検出動作において、前記検出信号から抽出した前記フィルタリング後周波数成分の信号強度を、所定のしきい値と比較することによって、現時点の前記タッチ検出駆動信号の周波数と同じ又は近傍の周波数成分を有する前記外乱ノイズの有無を検出する請求項5に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記制御部は、前記ノイズ報知信号を取得した場合、前記タッチ検出駆動信号の周波数を異なる周波数に変更する請求項5または6に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記タッチ検出駆動信号の周波数は、前記外乱ノイズの周波数スペクトルのピークと異なる周波数である請求項1から7のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記タッチ検出駆動信号の周波数は、前記表示駆動信号の周波数と異なる周波数である請求項1から8のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記タッチ検出電極は、外部近接物体の近接または接触に基づく前記タッチ検出電極及び前記駆動電極との間の静電容量の変化を利用して前記外部近接物体を検出する請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記タッチ検出部は、前記画素信号から演算により算出されたLCDノイズを取得する請求項1から10のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のタッチ検出機能付き表示装置と、
前記タッチ検出機能付き表示装置で検出した操作に基づいて処理を実行し、かつ、前記タッチ検出機能付き表示装置に映像信号を供給する制御装置と、を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (5)
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