JP5807104B2 - タッチ検出装置およびその駆動方法、タッチ検出機能付き表示装置、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(タッチ検出装置)
3.第2の実施の形態(タッチ検出装置)
4.第3の実施の形態(タッチ検出機能付き表示装置)
5.適用例
まず最初に、図1〜図3を参照して、本発明のタッチ検出装置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、後述するタッチ検出駆動信号Vcomtに相当するものである。
[構成例]
(全体構成例)
図4は、本発明の第1の実施の形態に係るタッチ検出装置の一構成例を表すものである。このタッチ検出装置は、互いに交差するように配置された電極の間の静電容量が、外部近接物体により変化することを利用した、静電容量式のものである。なお、本発明の実施の形態に係るタッチ検出装置の駆動方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。
続いて、本実施の形態のタッチ検出装置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、タッチ検出装置1の全体動作概要を説明する。制御部11は、駆動電極ドライバ14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。駆動電極ドライバ14は、タッチ検出デバイス30の駆動電極COMLに複数のパルス波形を有するタッチ検出駆動信号Vcomtを順次印加する。タッチ検出デバイス30は、タッチ検出駆動信号Vcomtに基づいて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。アナログLPF部42は、タッチ検出信号Vdetの高い周波数成分を除去して出力する。A/D変換部43は、駆動信号Vcomに同期したタイミングで、アナログ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、タッチ検出デバイス30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、そのタッチ位置を求める。検出タイミング制御部46は、アナログ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、走査駆動動作を詳細に説明する。
次に、いくつかの比較例と対比して、本実施の形態の作用を説明する。
以上のように、本実施の形態では、走査ピッチaをタッチ検出幅bよりも小さくしたので、タッチ位置を検出する際の位置分解能とタッチに対する検出感度の両方を高くすることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るタッチ検出装置5について説明する。上記第1の実施の形態(図6)では、全て同じ幅の駆動電極COMLを用いてタッチ検出デバイス30を構成したが、これに代えて、本実施の形態では、互いに異なる幅を有する複数の種類の駆動電極を用いてタッチ検出デバイスを構成している。すなわち、タッチ検出装置5は、このようなタッチ検出デバイス50、およびそれを駆動する駆動電極ドライバ16を用いて構成されたものである。その他の構成は、上記第1の実施の形態(図4)と同様である。なお、上記第1の実施の形態に係るタッチ検出装置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。
次に、本発明の第3の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示装置7について説明する。タッチ検出機能付き表示装置7は、上記第1の実施の形態に係るタッチ検出デバイス30と、表示素子として液晶表示素子を用いた液晶表示デバイスとを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、上記第1の実施の形態に係るタッチ検出装置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。
次に、図14〜図18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装置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装置は、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。
図14は、上記実施の形態等のタッチ検出装置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装置により構成されている。
図15は、上記実施の形態等のタッチ検出装置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装置により構成されている。
図16は、上記実施の形態等のタッチ検出装置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装置により構成されている。
図17は、上記実施の形態等のタッチ検出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装置により構成されている。
図18は、上記実施の形態等のタッチ検出装置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装置により構成されている。
…タッチ検出機能付き表示装置、10,60…タッチ検出機能付き表示デバイス、11,
17…制御部、12…ゲートドライバ、13…ソースドライバ、14,14B,16…駆
動電極ドライバ、20…液晶表示デバイス、21…TFT基板、22…画素電極、30,
30B,50…タッチ検出デバイス、31…ガラス基板、32…カラーフィルタ、35…
偏光板、40…タッチ検出部、42…アナログLPF部、43…A/D変換部、44…信
号処理部、45…座標抽出部、46…検出タイミング制御部、A1〜A4,An…駆動範
囲、a…走査ピッチ、B1〜B4,Bn…駆動範囲、b…タッチ検出幅、COML,CO
MLA,COMLB,COMLC…駆動電極、GCL…走査信号線、LC…液晶素子、O
ut…出力信号、Pix…画素、P1〜P4…期間、SGL…画素信号線、TDL…タッチ検
出電極、Tr…TFT素子、Vcomt…タッチ検出駆動信号、Vdet…タッチ検出信号。
Claims (7)
- 一方向に延在するように並設された複数の駆動電極と、
前記駆動電極の延在方向と直交する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検出電極と、
前記複数の駆動電極から駆動対象電極を所定の複数本ずつ時分割的に順次選択し、その選択された駆動対象電極に対して外部近接物体を検出するための複数のパルス波形を有するタッチ検出駆動信号を印加することにより走査駆動を行う走査駆動部と、を備え、
前記複数の駆動電極は、同時に駆動される当該駆動電極を接続してなる互いに異なる幅をもつ複数の種類の駆動電極を含み、
前記走査駆動の走査ピッチが、所定の駆動範囲に応じて前記複数の種類の駆動電極を組み合わせた前記複数の種類の駆動電極の合計幅である、タッチ検出装置。 - 前記検出電極の検出信号を前記駆動信号の前記複数のパルス波形の遷移に対応したタイミングでサンプリングすることにより外部近接物体を検出するタッチ検出部をさらに備えた、請求項1に記載のタッチ検出装置。
- 前記タッチ検出部は、走査駆動部が前記駆動対象電極を駆動するごとに、その駆動された駆動対象電極に対応する領域についての外部近接物体の検出を完了する、請求項2に記載のタッチ検出装置。
- 前記タッチ検出部は、順次選択された前記駆動対象電極ごとに得られた全ての検出結果に基づいてタッチ位置を求める、請求項3に記載のタッチ検出装置。
- 一方向に延在するように並設され、同時に駆動される当該駆動電極を接続してなる互いに異なる幅をもつ複数の種類の駆動電極を含む複数の駆動電極から駆動対象電極を所定の複数本ずつ時分割的に順次選択し、その選択された駆動対象電極に対して外部近接物体を検出するための複数のパルス波形を有するタッチ検出駆動信号を印加し、走査ピッチが、所定の駆動範囲に応じて前記複数の種類の駆動電極を組み合わせた前記複数の種類の駆動電極の合計幅となるように走査駆動を行い、
前記駆動電極の延在方向と直交する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検出電極の検出信号に基づいて外部近接物体を検出する、タッチ検出装置の駆動方法。 - 一方向に延在するように並設された複数の駆動電極と、
前記駆動電極の延在方向と直交する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検出電極と、
画素信号および表示駆動信号に基づいて表示を行う表示素子と、
前記複数の駆動電極に対して、前記表示駆動信号を時分割的に順次印加する第1の走査駆動と、前記複数の駆動電極から駆動対象電極を所定の複数本ずつ時分割的に順次選択し、その選択された駆動対象電極に対して外部近接物体を検出するための複数のパルス波形を有するタッチ検出駆動信号を印加する第2の走査駆動とを行う走査駆動部と
を備え、
前記複数の駆動電極は、同時に駆動される当該駆動電極を接続してなる互いに異なる幅をもつ複数の種類の駆動電極を含み、
前記走査駆動の走査ピッチが、所定の駆動範囲に応じて前記複数の種類の駆動電極を組み合わせた前記複数の種類の駆動電極の合計幅である、タッチ検出機能付き表示装置。 - タッチ検出装置と、
前記タッチ検出装置を利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記タッチ検出装置は、
一方向に延在するように並設された複数の駆動電極と、
前記駆動電極の延在方向と直交する方向に延在し、その交差部分に静電容量を形成するように配置された検出電極と、
前記複数の駆動電極から駆動対象電極を所定の複数本ずつ時分割的に順次選択し、その選択された駆動対象電極に対して外部近接物体を検出するための複数のパルス波形を有するタッチ検出駆動信号を印加することにより走査駆動を行う走査駆動部と
を有し、
前記複数の駆動電極は、同時に駆動される当該駆動電極を接続してなる互いに異なる幅をもつ複数の種類の駆動電極を含み、
前記走査駆動の走査ピッチが、所定の駆動範囲に応じて前記複数の種類の駆動電極を組み合わせた前記複数の種類の駆動電極の合計幅である、電子機器。
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