JP5788766B2 - タッチ検出機能付き表示パネルおよびその駆動方法、駆動回路、ならびに電子機器 - Google Patents
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1.静電容量式タッチ検出の基本原理
2.第1の実施の形態
3.第2の実施の形態
4.適用例
まず最初に、図1〜図3を参照して、本開示のタッチ検出機能付き表示パネルにおけるタッチ検出の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量式のタッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図1(A)に示したように、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極(駆動電極E1およびタッチ検出電極E2)を用い、容量素子を構成する。この構造は、図1(B)に示した等価回路として表される。駆動電極E1、タッチ検出電極E2および誘電体Dによって、容量素子C1が構成される。容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端Pは抵抗器Rを介して接地されると共に、電圧検出器(タッチ検出回路)DETに接続される。交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜数十kHz程度)の交流矩形波Sg(図3(B))を印加すると、タッチ検出電極E2(容量素子C1の他端P)に、図3(A)に示したような出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述する交流駆動信号VcomACに相当するものである。
[構成例]
(全体構成例)
図4は、第1の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示パネル1の一構成例を表すものである。このタッチ検出機能付き表示パネルは、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と静電容量式のタッチ検出デバイスとを一体化した、いわゆるインセルタイプの表示パネルである。
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。
図11は、駆動信号生成部15の一構成例を表すものである。駆動信号生成部15は、高レベル電圧生成部61と、低レベル電圧生成部62と、バッファ63〜65と、スイッチング回路66とを有している。
続いて、本実施の形態のタッチ検出機能付き表示パネル1の動作および作用について説明する。
まず、図4を参照して、タッチ検出機能付き表示パネル1の全体動作概要を説明する。制御部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、駆動信号生成部15、駆動電極ドライバ16、およびタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ12は、液晶表示デバイス20に走査信号Vscanを供給し、表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。ソースドライバ13は、画素信号Vpixが多重化された画素信号Vsigと、それに対応したスイッチ制御信号Vselを生成し、選択スイッチ部14に供給する。選択スイッチ部14は、画素信号Vsigおよびスイッチ制御信号Vselに基づいて画素信号Vpixを分離生成し、その画素信号Vpixを、1水平ラインを構成する各サブ画素SPixに供給する。駆動信号生成部15は、直流駆動信号VcomDCおよび交流駆動信号VcomACを生成する。駆動電極ドライバ16は、駆動電極ブロックBに対して、交流駆動信号VcomACを順次印加するとともに、交流駆動信号VcomACを印加していない駆動電極COMLに対して直流駆動信号VcomDCを印加する。タッチ検出機能付き表示デバイス10は、表示動作を行うとともにタッチ検出動作を行い、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。LPF部42は、タッチ検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去し、タッチ成分を取り出して出力する。A/D変換部43は、LPF部42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示デバイス10に対するタッチの有無を検出する。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める。検出タイミング制御部46は、LPF部42、A/D変換部43、信号処理部44、座標抽出部45が同期して動作するように制御する。
次に、タッチ検出機能付き表示パネル1の詳細動作を説明する。
次に、比較例と対比して、本実施の形態の作用を説明する。本比較例は、駆動信号生成部が、高レベルと低レベルの2つの直流駆動信号を生成し、駆動電極ドライバが、その2つの直流駆動信号を切り換えて、駆動電極COMLに対して印加するものである。その他の構成は、本実施の形態(図4等)と同様である。
以上のように本実施の形態では、駆動電極に対して、交流駆動信号と直流駆動信号とを選択的に駆動するようにし、交流駆動信号が高レベルから低レベルに変化したあとに、交流駆動信号から直流駆動信号に切り換えるようにしたので、画質の低下を抑えることができる。
上記実施の形態では、駆動信号生成部15は、図11に示したような構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図18に示したように、交流駆動信号VcomACの低レベルを生成するバッファ64Aは、直流駆動信号VcomDCを入力としてもよい。ここで、低レベル電圧生成部62およびバッファ65は、本開示における「第2電圧生成部」の一具体例に対応する。バッファ64Aは、本開示における「バッファ回路」の一具体例に対応する。この場合でも、交流駆動信号VcomACに起因するノイズが、直流駆動信号VcomDCに影響を及ぼすおそれを低減することができるため、画質の低下を抑えることができる。
上記実施の形態では、駆動電極ドライバ16は、所定の本数の駆動電極COMLからなる駆動電極ブロックBごとに駆動するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図19に示したように、駆動電極COMLごとに駆動してもよい。この場合、駆動部530Bは、駆動電極COMLの総本数と同じ数の駆動部53から構成され、タッチ検出走査部52Bは、この駆動部530Bに対して走査信号Stを供給する。
上記実施の形態では、所定の本数の駆動電極COMLからなる駆動電極ブロックBごとに駆動電極COMLを駆動し走査したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、所定の本数の駆動電極COMLを同時に駆動するとともに、その駆動する駆動電極COMLを1本ずつシフトすることにより走査してもよい。以下に、その詳細を説明する。
上記実施の形態では、図13に示したように、タイミングt1においてVcom選択信号VCOMSELの電圧が低レベルから高レベルに変化した後に、タイミングt2において交流駆動信号VcomACが低レベルから高レベルに変化するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図21に示したように、タイミングt21において交流駆動信号VcomACが低レベルから高レベルに変化した後に、タイミングt22においてVcom選択信号VCOMSELの電圧が低レベルから高レベルに変化するようにしてもよい。
次に、第2の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示パネル7について説明する。本実施の形態は、直流駆動信号VcomDCおよび交流駆動信号VcomACを選択して駆動電極COMLに供給する際の、駆動信号の選択方法が異なるものである。なお、上記第1の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示パネル1と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
上記実施の形態でも、第1の実施の形態の変形例1−1と同様に、例えば、図18に示したように、駆動信号生成部15を構成してもよい。また、第1の実施の形態の変形例1−2と同様に、駆動電極ドライバ18が、駆動電極COMLごとに駆動してもよい。また、第1の実施の形態の変形例1−3と同様に、図20に示したように、タッチ検出走査を行うようにしてもよい。
次に、図25〜図29を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチ検出機能付き表示パネルの適用例について説明する。上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルは、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、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルは、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。
図25は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルが適用されるテレビジョン装置の外観を表すものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およ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、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示パネルにより構成されている。
図26は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルが適用されるデジタルカメラの外観を表すものである。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およびシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示パネルにより構成されている。
図27は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルが適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表すものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531、文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533を有しており、その表示部533は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示パネルにより構成されている。
図28は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネル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541、この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ542、撮影時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544を有している。そして、その表示部544は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示パネルにより構成されている。
図29は、上記実施の形態等のタッチ検出機能付き表示パネルが適用される携帯電話機の外観を表すものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740、サブディスプレイ750、ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係るタッチ検出機能付き表示パネルにより構成されている。
1または複数の駆動電極と、
1または複数のタッチ検出電極と、
前記駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加する駆動部と
を備えたタッチ検出機能付き表示パネル。
前記交流駆動信号は、前記書込期間に属しない遷移タイミングで、第1の電圧から、前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する第2の電圧に遷移するパルス波形を有するものであり、
前記駆動部は、前記駆動電極に対して、前記遷移タイミングが属するイネーブル期間において前記交流駆動信号を印加し、そのイネーブル期間以外の期間において、前記直流駆動信号を印加することによりタッチ検出駆動を行う
前記(1)に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
前記遷移タイミングは、前記パルス期間の終了タイミングに対応する
前記(2)に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
前記(3)に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
前記(3)または(4)に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
前記イネーブル期間は、1または連続する複数の水平期間に対応するものである
前記(3)に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
前記駆動信号生成部は、
前記第1の電圧を生成する第1電圧生成部と、
前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する電圧を生成する第2電圧生成部と、
前記第2電圧生成部の出力電圧に基づいて前記第2の電圧を生成するバッファ回路と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧との間でスイッチングすることにより前記交流駆動信号を生成するスイッチング回路と
を有する
前記(1)から(6)のいずれかに記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
複数の前記駆動電極は、所定の方向に延伸するように形成され、
複数の前記タッチ検出電極は、複数の前記駆動電極とは異なる層において、その駆動電極の延伸方向と交差する方向に延伸するように形成され、
前記駆動部は、複数の前記駆動電極のうちの1または複数本を駆動対象電極として順次選択し、その駆動対象電極に対して前記タッチ検出駆動を行うとともに、その駆動対象電極以外の駆動電極に対して前記直流駆動信号を印加し、
前記タッチ検出部は、前記タッチ検出電極からの出力信号に基づいてタッチを検出する
前記(1)から(7)のいずれかに記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
液晶層と、
前記液晶層および前記駆動電極の間に形成され、もしくは前記駆動電極を挟んで前記液晶層と対向するように配置された画素電極と
を含んで構成される
前記(1)から(8)のいずれかに記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
液晶層と、
前記液晶層を挟んで前記駆動電極と対向するように配置された画素電極と
を含んで構成される
前記(1)から(8)のいずれかに記載のタッチ検出機能付き表示パネル。
1または複数の駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加する
タッチ検出機能付き表示パネルの駆動方法。
1または複数の駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加するタッチ検出駆動部と
を備えた駆動回路。
前記タッチ検出機能付き表示パネルを利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記タッチ検出機能付き表示パネルは、
1または複数の表示素子と、
1または複数の駆動電極と、
1または複数のタッチ検出電極と、
前記駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加する駆動部と
を有する
電子機器。
Claims (12)
- 1または複数の表示素子と、
1または複数の駆動電極と、
1または複数のタッチ検出電極と、
前記駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加する駆動部と
を備え、
前記表示素子は、書込期間において表示書込み動作を行い、
前記交流駆動信号は、前記書込期間に属しない遷移タイミングで、第1の電圧から、前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する第2の電圧に遷移するパルス波形を有するものであり、
前記駆動部は、前記駆動電極に対して、前記遷移タイミングが属するイネーブル期間において前記交流駆動信号を印加し、そのイネーブル期間以外の期間において、前記直流駆動信号を印加する
タッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記交流駆動信号は、前記書込期間とは異なるパルス期間において前記第1の電圧となり、前記パルス期間以外の期間において前記第2の電圧を有するパルス波形であり、
前記遷移タイミングは、前記パルス期間の終了タイミングに対応する
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記イネーブル期間は、前記書込期間とは異なる期間である
請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記イネーブル期間は、前記パルス期間を含む期間である
請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 複数の前記表示素子は、マトリックス状に配置され、線順次走査により表示動作を行い、
前記イネーブル期間は、1または連続する複数の水平期間に対応するものである
請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記直流駆動信号および前記交流駆動信号を生成する駆動信号生成部をさらに備え、
前記駆動信号生成部は、
前記第1の電圧を生成する第1電圧生成部と、
前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する電圧を生成する第2電圧生成部と、
前記第2電圧生成部の出力電圧に基づいて前記第2の電圧を生成するバッファ回路と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧との間でスイッチングすることにより前記交流駆動信
号を生成するスイッチング回路と
を有する
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - タッチ検出部をさらに備え、
複数の前記駆動電極は、所定の方向に延伸するように形成され、
複数の前記タッチ検出電極は、複数の前記駆動電極とは異なる層において、その駆動電極の延伸方向と交差する方向に延伸するように形成され、
前記駆動部は、複数の前記駆動電極のうちの1または複数本を駆動対象電極として順次選択し、その駆動対象電極に対して前記タッチ検出駆動を行うとともに、その駆動対象電極以外の駆動電極に対して前記直流駆動信号を印加し、
前記タッチ検出部は、前記タッチ検出電極からの出力信号に基づいてタッチを検出する
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記表示素子は、
液晶層と、
前記液晶層および前記駆動電極の間に形成され、もしくは前記駆動電極を挟んで前記液晶層と対向するように配置された画素電極と
を含んで構成される
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 前記表示素子は、
液晶層と、
前記液晶層を挟んで前記駆動電極と対向するように配置された画素電極と
を含んで構成される
請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示パネル。 - 1または複数の表示素子を表示駆動し、
1または複数の駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加し、
前記表示素子は、書込期間において表示書込み動作を行い、
前記交流駆動信号は、前記書込期間に属しない遷移タイミングで、第1の電圧から、前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する第2の電圧に遷移するパルス波形を有するものであり、
前記駆動電極に対して、前記遷移タイミングが属するイネーブル期間において前記交流駆動信号を印加し、そのイネーブル期間以外の期間において、前記直流駆動信号を印加する
タッチ検出機能付き表示パネルの駆動方法。 - 1または複数の表示素子を駆動する表示駆動部と、
1または複数の駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加するタッチ検出駆動部と
を備え、
前記表示素子は、書込期間において表示書込み動作を行い、
前記交流駆動信号は、前記書込期間に属しない遷移タイミングで、第1の電圧から、前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する第2の電圧に遷移するパルス波形を有するものであり、
前記タッチ検出駆動部は、前記駆動電極に対して、前記遷移タイミングが属するイネーブル期間において前記交流駆動信号を印加し、そのイネーブル期間以外の期間において、前記直流駆動信号を印加する
駆動回路。 - タッチ検出機能付き表示パネルと、
前記タッチ検出機能付き表示パネルを利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記タッチ検出機能付き表示パネルは、
1または複数の表示素子と、
1または複数の駆動電極と、
1または複数のタッチ検出電極と、
前記駆動電極に対して、直流駆動信号または交流駆動信号を選択的に印加する駆動部と
を有し、
前記表示素子は、書込期間において表示書込み動作を行い、
前記交流駆動信号は、前記書込期間に属しない遷移タイミングで、第1の電圧から、前記直流駆動信号の直流電圧レベルに対応する第2の電圧に遷移するパルス波形を有するものであり、
前記駆動部は、前記駆動電極に対して、前記遷移タイミングが属するイネーブル期間において前記交流駆動信号を印加し、そのイネーブル期間以外の期間において、前記直流駆動信号を印加する
電子機器。
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