JP5960293B2 - 表示装置及びそのタッチ検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及びそのタッチ検出方法に関するものである。
近年、タッチパネルはすでにモバイル通信機器、デジタルカメラ、デジタル音楽プレーヤー（ＭＰ３）、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、衛星測位器（ＧＰＳ）、携帯情報端末（ｈａｎｄ-ｈｅｌｄ ＰＣ）、さらにはウルトラモバイルＰＣ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ ＰＣ, ＵＭＰＣ）等の一般の大衆消費電子機器に幅広く応用されている。上述電子製品のタッチパネルは、いずれも表示スクリーンに結合されてタッチコントロール式表示装置となる。
従来のタッチ検出方法は、Ｘ方向とＹ方向に対して信号をそれぞれ検出してから、信号の大きさによって、Ｘ方向とＹ方向のタッチ位置を計算し、両方向のタッチ位置が交差して形成されたクロスポイントから実際のタッチ座標を得る。この方法は、タッチセンサーラインの数量が少ない場合に応用することができ、信号の大きさを正確に測定することによって、正確なタッチ座標を推定することができるが、その正確な測定のために検出速度を制限してしまうことになる。
また、従来のタッチ表示装置の方法では、タッチパネルを表示モジュールの表示パネルに直接設置するが、この方法は製品の重量とサイズを増やすだけでなく、タッチパネルを増設することで、タッチ表示装置のコストも増えてしまう。
したがって、如何にして他のタッチパネルを使用せずに、タッチ機能を達すると同時に、製品の軽量化、薄型化によりコストの削減を図ることができる表示装置及びそのタッチ検出方法を提供するかが重要な課題となる。最近では、すでに関連するやり方が提起されており、例えば、表示装置内にコンデンサ、抵抗器、または光学検出素子などを加えるものである。しかしながら、光学検出素子はピクセル面積を大きく占用するため、表示画質が明らかに影響されるほか、環境光の妨害を取り除くために、より複雑な演算法が必要となり、且つ、これらの新しく増設した素子の強度や耐久性はいずれも時間をかけて検証する必要があると同時に、製造プロセスにも相当な複雑度をもたらす。
表示パネルの表示マトリックスを使用してタッチマトリックスとした場合、タッチガラスに用いられる従来のマトリックスとの最大の違いはピクセルが１００〜１０００倍に縮小したことにあり、例えば、５ｍｍ×５ｍｍから１００μｍ×３００μｍになる。このため、元の検出システム（人体を接地物と見なし、この接地物が表面において引き起こしたコンデンサの変化を検出する）に沿った場合、基礎コンデンサは大きくなったため、信号の大きさが下がると同時に、この信号は表示駆動信号と合併するので、表示マトリックスの検出時間も短縮され、大幅に検出の難易度が高まることとなる。また、この問題は、複数の電極を並列することによって信号対雑音比を改善することができない。複数の電極を並列すると、感知面積が増加するだけでなく、基礎コンデンサの値も増加するので、検出コンデンサと基礎コンデンサの比率を変えることはできない。この比率は表示マトリックス自体によって決定される。
上記の課題に鑑て、本発明の目的は、アクティブマトリックス基板に直接応用できる表示装置及びそのタッチ検出方法を提供し、且つそのタッチ検出の正確度を高めることにある。
本発明は、以下の技術を採用することで上記課題を解決する。
本発明に係る表示装置のタッチ検出方法のうち、表示装置は複数の列電極と複数の行電極を有するアクティブマトリックス基板を備える。複数の列電極と複数の行電極は交差して設置され、複数の行電極はそれぞれ駆動モジュール、または検出モジュールに電気的に接続される。タッチ検出方法は、少なくとも一つの列電極を介してスキャン駆動信号を伝送するステップと、駆動モジュールに電気的に接続される行電極を介してタッチ駆動信号を伝送するステップと、タッチ駆動信号は少なくとも一つの外部物体を介してコンデンサカップリングし、検出モジュールに電気的に接続される行電極よりカップリング信号を受信するステップと、カップリング信号に基づいて外部物体の位置を判断するステップとを備える。
本発明に係るタッチ検出機能を有する表示装置は、複数の列電極と複数の行電極を有するアクティブマトリックス基板を備え、複数の列電極と複数の行電極は交差して設置される。タッチ検出時において、各行電極はそれぞれ駆動モジュールまたは検出モジュールに電気的に接続されて、駆動行電極または検出行電極として使用される。複数の行電極のうちの少なくとも一つは、第一の時間において、駆動行電極となり、第二の時間において、検出行電極となる。
上述したように、本発明に係る表示装置及びそのタッチ検出方法は、列電極を介してスキャン駆動信号を伝送し、且つ、駆動モード（駆動モジュールに電気的に接続される）にある駆動行電極によってタッチ駆動信号を伝送し、及び検出モード（検出モジュールに電気的に接続される）にある検出行電極を介してカップリング信号を受信して検出モジュールに伝送することによって、カップリング信号に基づいてタッチ座標などの情報を発生させる。上記からわかるように、本発明に係る表示装置及びそのタッチ検出方法は列電極と行電極を有するアクティブマトリックス基板に直接に応用することができ、例えば、スキャンラインとデータラインを有する表示パネルに応用することで、製品の軽量化、薄型化によりコストの削減を図り、製品の競争力を高めることができる。また、本発明の表示装置及びそのタッチ検出方法は、電極の静電容量の変化を検出するのではなく、カップリング信号の有無、またはエンコードに基づいてタッチ位置を得ることで、タッチ検出の正確度を大幅に高めることができる。
本発明のタッチ検出方法と一般のタッチ検出方法の相違点は、少なくとも次の２点である。その一つは、二つの軸方向によって、各々タッチ信号を検出してからタッチ位置を解読するのではなく、一つの軸方向のみにおいて検出を行い、もう一つの軸方向ではスキャン信号によって、検出しようとするエリアを決定する。そして、一次元の検出結果を二次元の検出データに組み合わせ、これによりタッチ位置などの情報を判断する。もう一つは、人体（またはその他のコンデンサカップリングをもたらせる物体）が表面にタッチしたことによって生じるコンデンサ変化を検出するのではなく、人体を利用して駆動行電極の信号を検出行電極にカップリングするため、人体は本方法において、信号を伝導する役割を果たすものであり、接地の役割ではない。
本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法に合わせて使用するアクティブマトリックス基板を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法に応用する表示装置の側面図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の流れ図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の信号を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の信号を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法のタッチ駆動信号のコードを示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法のタッチ駆動信号がデータ表示信号と交互に伝送される状態を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法のタッチ駆動信号がデータ表示信号に付加される状態を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の異なる種類の多電極駆動方式による信号を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の異なる種類の多電極駆動方式による信号を示した図である。
以下に、図面を参照しながら本発明の表示装置及びそのタッチ検出方法における好適な実施例について説明する。この場合、同じ構成要素は同じ符号を付して説明する。
本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法は表示装置に応用され、具体的に説明すると、主に、表示装置が有するアクティブマトリックスに応用される。図１はアクティブマトリックスを示した図である。
図１に示すように、本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法は、表示装置のアクティブマトリックス基板に合わせて使われる。表示装置のアクティブマトリックス基板は複数の列電極Ｓ１〜ＳＭと複数の行電極Ｄ１〜ＤＮを有する。複数の列電極Ｓ１〜ＳＭと複数の行電極Ｄ１〜ＤＮは交差して設置され、例えば、実質上、垂直に交差して設置されている。また、アクティブマトリックス基板は複数のピクセル電極Ｅ１１〜ＥＭＮ及び複数のスイッチＴ１１〜ＴＭＮを更に備え、前記複数のスイッチＴ１１〜ＴＭＮは、配列状態を形成し、それぞれ列電極Ｓ１〜ＳＭと行電極Ｄ１〜ＤＮの交差する所に設置され、且つそれぞれ列電極Ｓ１〜ＳＭ、行電極Ｄ１〜ＤＮ、及びピクセル電極Ｅ１１〜ＥＭＮに電気的に接続される。スイッチＴ１１は列電極Ｓ１と行電極Ｄ１に電気的に接続されるスイッチを表し、ピクセル電極Ｅ１１はスイッチＴ１１に電気的に接続されるピクセル電極を表し、且つピクセル電極Ｅ１１は、列電極Ｓ１、Ｓ２と行電極Ｄ１、Ｄ２により囲まれたエリア内に設置される。そして、スイッチＴＭＮは列電極ＳＭと行電極ＤＮに電気的に接続されるスイッチを表し、ピクセル電極ＥＭＮはスイッチＴＭＮに電気的に接続されるピクセル電極を表し、その他のスイッチとピクセル電極もこれと同様に構成される。当然、上記は単に例示的な説明であり、実施上において、列電極と行電極にそれぞれ囲まれたエリア内には複数のスイッチ、または複数のピクセル電極を設けることができる。
ここにおいて、アクティブマトリックス基板は、薄膜トランジスタ基板を例とし、列電極はスキャンラインであり、行電極はデータラインであり、スイッチは薄膜トランジスタ素子である。
また、行電極Ｄ１〜ＤＮは検出モジュールＭ１、または駆動モジュールＭ２に電気的に接続され、つまり、行電極Ｄ１〜ＤＮは切替スイッチＳＷによって、検出モジュールＭ１、または駆動モジュールＭ２に電気的に接続される。よって、本実施例のタッチ検出方法はさらに、少なくとも一つの行電極を切り替えることで、駆動行電極、または検出行電極とするステップを備える。こうして、ある一つの行電極は第一の時間において、駆動行電極となり、第二の時間において、検出行電極となる。当然、図１に示したものはブロック図に過ぎず、実際に実施する場合には、さまざまな変更が可能であり、例えば、検出モジュールＭ１、駆動モジュールＭ２、及び切替スイッチＳＷは一つの回路内に統合されることができ、更には元のデータ駆動回路に統合されることができる。
切替スイッチＳＷの切り替えによって、タッチ検出を行う場合、複数の行電極Ｄ１〜ＤＮには少なくとも一つの駆動行電極及び少なくとも一つの検出行電極が設けられる。ここにおいて、駆動行電極の定義は、一つの行電極が駆動モジュールＭ２に電気的に接続される時、前記行電極を駆動行電極とするものである。検出行電極の定義は、一つの行電極が検出モジュールＭ１に電気的に接続される時、前記行電極を検出行電極とするものである。本実施例においては、「同時」に複数の駆動行電極、または複数の検出行電極を設けるようにすることができる。例えば、検出を行うあるフレーム時間において、行電極Ｄ１〜ＤＮには複数の駆動行電極と複数の検出行電極を設け、前記複数の検出行電極は間隔をおいて設置されることで、隣接する駆動行電極にコンデンサカップリングを行うことができる。注意すべきことは、行電極Ｄ１〜ＤＮを駆動行電極、または検出行電極とすることは永久的なものではなく、例えば、連続的な複数のフレーム時間内において、各行電極Ｄ１〜ＤＮは交替で検出行電極とすることができる。
また、図２は本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法に応用する表示装置の側面図である。図２に示すように、表示装置は表示面１２１とアクティブマトリックス基板１２２を備える。アクティブマトリックス基板１２２は基板１２３とマトリックス１２４を含み、マトリックス１２４は基板１２３の一側に設置され、表示面１２１は基板１２３の他側に設置される。従来の液晶表示装置のマトリックス基板と比べて、本発明のアクティブマトリックス基板１２２は反転して設置されたものであり、つまり、アクティブマトリックス基板１２２の基板１２３のユーザから近い側を表示面１２１とすることで、コンデンサ信号のカップリングを有利にすることができる。本実施例において、表示面１２１は、ユーザが表示装置の表示画像を見る時、表示装置の最もユーザに近い表面を指す。ここでは、表示装置は保護ガラス１２５を更に備え、保護ガラス１２５は、基板１２３におけるマトリックス１２４と反対側に設置され、表示面１２１は保護ガラス１２５におけるユーザから近い表面である。また、基板１２３と保護ガラス１２５との間には、その他の構成素子、例えば、偏光板を更に備えることができる。仮に、図２に示した表示装置が液晶表示装置である場合、表示装置は更にカラーフィルタ基板（図示されない）を含み、カラーフィルタ基板はアクティブマトリックス基板１２２のマトリックス１２４を有する一側に隣接設置し、且つアクティブマトリックス基板１２２と対向して設置される。
本実施例において、アクティブマトリックス基板１２２は、ピクセルマトリックスを有し、画像を表示するための基板またはパネルであり、例えば、液晶表示パネルの薄膜トランジスタ基板、有機発光ダイオードパネル、無機発光ダイオードパネル、電気泳動表示マトリックスパネル、またはＭＥＭＳ表示パネル等である。マトリックス１２４は、複数の列電極、複数の行電極、及び複数のピクセル電極を備え、前記複数の列電極は前記複数の行電極と交差して設置される。
図３は本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の流れ図であり、ステップＳ０１〜Ｓ０４を含む。図４は本発明の好ましい実施例に係るタッチ検出方法の信号を示した図であり、図１、図３と図４を参照して本実施例のタッチ検出方法を説明する。
ステップＳ０１においては、少なくとも一つの列電極を介してスキャン駆動信号を伝送し、例えば、列電極Ｓ１を介してスキャン駆動信号ＳＳを伝送する。本実施例において、スキャン駆動モジュール（図１を参照）は列電極Ｓ１〜ＳＭによって、スキャン駆動信号ＳＳを伝送し、このスキャン駆動モジュールは駆動回路であり、且つそれぞれ列電極Ｓ１〜ＳＭのうちのいずれか一つに電気的に接続される。
図１を参照されたい。スイッチＴ１１〜ＴＭＮは、それぞれ複数の列電極Ｓ１〜ＳＭ、複数の行電極Ｄ１〜ＤＭ、及び複数のピクセル電極Ｅ１１〜ＥＭＮに電気的に接続されるので、各列電極Ｓ１〜ＳＭがスキャン駆動信号ＳＳを伝送する時、各列電極Ｓ１〜ＳＭに対応する複数のスイッチＴ１１〜ＴＭＮは導通される。よって、データ信号以外に、駆動行電極のタッチ駆動信号ＴＳも対応する前記複数のピクセル電極Ｅ１１〜ＥＭＮに伝送される。スイッチＴ１１〜ＴＭＮとピクセル電極Ｅ１１〜ＥＭＮの設置によって、タッチ駆動信号ＴＳとカップリング信号ＣＳの値を大きくし、タッチ検出の性能を高めることができる。
図４（ａ）に示すように、本実施例のこのフレーム時間において、一本の行電極Ｄ３は検出モジュールＭ１に電気的に接続され、その他の行電極は駆動モジュールＭ２に電気的に接続されるので、駆動モジュールＭ２は行電極のＤ３以外の行電極Ｄ１〜ＤＭを介してそれぞれ複数のタッチ駆動信号ＴＳを伝送する。検出行電極の配置数量は、必要な検出速度、または検出しようとする外部物体のサイズの大小に応じ、表示装置のサイズの大小を考慮して決めることができる。注意すべきことは、各行電極Ｄ１〜ＤＮにおいて伝送されるタッチ駆動信号ＴＳは異ってもよいが、ここでは説明をしやすくするために、各行電極Ｄ１〜ＤＮにおいて伝送されるタッチ駆動信号ＴＳは同一の波形で示される。指タッチを例とすると、操作面において、指がタッチした面積内には、少なくとも一つの検出行電極が対応して配置されることが必要となる。
ここでは、仮に、一つの物体が列電極ＳＭ及び行電極Ｄ２〜Ｄ５のみにタッチした場合を例とする。列電極の信号が列電極ＳＭにスキャンされた時、列電極ＳＭの信号は、物体及び行電極Ｄ３との間に余分に増加したカップリングコンデンサによって、列電極ＳＭ-１などのものとは異なるため、これによって、タッチ位置が列電極ＳＭにあることを判断することができる。注意すべきことは、カップリングコンデンサの変化は物体と駆動端（列電極ＳＭ）、及び物体と検出端（行電極Ｄ３）に関連すると同時に、ピクセル電極の一部分と列電極の間のコンデンサ接続もこのカップリングコンデンサに関わるという点である。同様に、行電極Ｄ３と行電極Ｄ２〜Ｄ５の間のカップリングコンデンサも物体によって増加すると同時に、列電極の信号が対応するスイッチＴＭ３をオンにするため、各行電極の面積も増加する（ピクセル電極の面積が加えられる）。このため、その他の列電極と比べて、列電極ＳＭにおいてスキャンする時、その信号レベルも増加される。従って、行電極Ｄ３の信号変化のみで物体のタッチ位置情報を得ることができる。例えば、外部物体を介して、それぞれ駆動行電極Ｄ２及び検出行電極Ｄ３とカップリングコンデンサＣ１及びＣ２を形成し、駆動行電極Ｄ２のタッチ駆動信号ＴＳは、カップリングコンデンサＣ１を介して物体にカップリングし、そしてこの物体からカップリングコンデンサＣ２を介して検出行電極Ｄ３にカップリングし、且つ検出モジュールＭ１に伝送する。実施上において、下記のような異なる方法によって、外部物体の座標を得ることができる。一つの方法は、位置エンコード情報を有するタッチ駆動信号を利用して、受信した対応のカップリング信号を解読することによって座標を得るものである。そして、もう一つの方法は、カップリング信号を受信した検出行電極の位置によって、座標を判断するものである。検出モジュールＭ１がカップリング信号ＣＳを受信した時、タッチ駆動信号ＴＳからカップリングされたカップリング信号ＣＳは、位置付きのエンコード情報を有することができるので、受信したカップリング信号ＣＳを分析することによって、どの駆動行電極が物体にタッチされたのかを識別することができるため、上記により、一次元（列電極ＳＭにおいてのＸ方向）の座標情報を得ることができる。そして、異なる列電極の情報を組み合わせることによって、二次元のタッチ範囲に対応する画像を得て、これに基づいてタッチ座標を計算することができる。タッチ駆動信号が位置エンコード情報を有しない場合、検出モジュールＭ１がカップリング信号ＣＳを受信したことは、検出行電極が物体にタッチされたことを意味するので、カップリング信号を有する全ての検出行電極の位置によって、一次元の座標情報を得て、さらに、これらの座標情報を組み合わせて、二次元の物体タッチ画像とすることができる。
図４（ａ）と図４（ｂ）を例とすると、図４（ａ）において、行電極Ｄ３以外の行電極Ｄ１〜ＤＮから発する各タッチ駆動信号ＴＳは異なるものであってもよいが、説明の便宜上、タッチ駆動信号ＴＳのレベルが同一で、位置情報が時間によってエンコードされた異なるものを例とする。カップリング信号ＣＳは、各列電極に印加されたスキャン駆動信号が変換した時にカップリングして得られるものであるので、タッチ位置のＹ軸座標が列電極ＳＭにあることを判断することができる。図４（ａ）では行電極Ｄ３を検出行電極とし、且つ外部物体がタッチした位置は列電極ＳＭ及び行電極Ｄ２〜Ｄ５を例とするので、列電極ＳＭ-１と列電極ＳＭが作動可能となった時、検出行電極Ｄ３は行電極Ｄ２〜Ｄ５からカップリング信号ＣＳにカップリングし（カップリング信号ＣＳには対応するパルスを有し、すなわち、前半部Ｈ１の突起箇所である）、カップリング信号ＣＳにおける比較的に高い突起箇所が発生した時間によって、タッチ位置のＸ軸座標を算出することができる。そして、カップリング信号ＣＳの後半部Ｈ２の信号に比較したところ、列電極ＳＭの後半部Ｈ２のカップリング信号ＣＳの方がレベルが高いとわかるので、これによってＸ軸座標を判断することができる。また、図４（ａ）にはさらに、行電極Ｄ１０も検出行電極とした場合の信号を示した。行電極Ｄ１０のカップリング信号は、スキャン駆動信号にカップリングされる信号のみを有し、対応するパルスは有しない。
図４（ｂ）では、列電極が順にスキャンしない場合を例とした。カップリング信号ＣＳは、列電極ＳＭがオンとなった時にカップリングされて得られたものであるので、タッチ位置のＹ軸座標が列電極ＳＭにあることを判断することができる。
注意すべきことは、ここでは、単にカップリング信号ＣＳが存在するか否かのみを判定すれば良く、信号の絶対的な大きさ、または変化量を得なくても、タッチ位置を解析することができるので、信号の処理速度、及びタッチ検出の正確度を大幅に増加させることができる。
また、検出行電極にカップリングしたカップリング信号ＣＳが、どの駆動行電極が発したタッチ駆動信号ＴＳから形成されたかを、例えば、検出モジュールＭ１が同時に複数のカップリング信号ＣＳを受信した時に識別させるために、一つのスキャン信号（即ち、一つの列電極が作動可能である期間）において、異なる駆動行電極に伝送されたタッチ駆動信号ＴＳ同士の間には差異をつけなければならず、この差異は、例えば、周波数、振幅、位相、時間、エンコードなどの方法で、または、これらの方法を組み合わせて使用することで実現することができる。以下は”０”と”１”で行電極のエンコードを行う場合を例として、各タッチ駆動信号ＴＳの違いを説明する。仮に、行電極が合計８本ある場合、３つのビットを利用してエンコードを行うと同時に、この８本行電極に、識別するための異なる番号を与える。例えば、（１、０、０）を行電極Ｄ１とし、（１、１、０）を行電極Ｄ２とする。当然、行電極の数量が多くなるにつれ、更に多くのビットを用いてエンコードとすることができ、例えば、１０ビットは１０２４本の行電極の位置を表すことができる。また、異なる時間において、一本の行電極のみがこの複数ビットのエンコード信号を伝送するように設定することにより、信号を受信した時、信号の発信元を判断することができる。
図５の（ａ）から図５の（ｃ）に示したものはエンコード信号の駆動波形であり、一つのパルスが発生した信号を’１’で表し、パルスがなかった信号を’０’で表す。’１’と’０’でエンコードすることによって、異なる駆動行電極が伝送したタッチ駆動信号に差異をつけさせることができる。即ち、駆動行電極において伝送されるタッチ駆動信号は前記駆動行電極の位置のエンコード情報を含むようにすることができる。
信号が表示装置に印加された時、図５の（ａ）に示した信号はネット直流成分（単位時間内における信号の平均値）を引き起こし、この成分は表示画面に、特に液晶表示パネルに影響をもたらす。即ち、所定の正バイアス、または負バイアスによって、長時間駆動されると、液晶は分極現象を生じて、回転しにくくなる。したがって、本実施例では、交流信号をエンコード信号とするか、または交流で駆動させることにより、液晶の分極現象を避けることができる。このうち、より好ましいのは、同じ行電極により伝送されるエンコード信号の平均値がゼロの場合である。表示品質に影響が生じないようにするために、図５の（ｂ）、（ｃ）に示すように、直流成分が含まれていない交流信号を用いて’０’と’１’を表すことができる。直流成分が含まれていない交流信号を用いる以外に、交流駆動によって、表示品質に影響が生じないようにすることもでき、例えば、図５の（ｄ）に示すように、一つのエンコード信号を伝送した後、その次には、このエンコード信号と反転した波形のものを伝送するようにする。
上記のタッチ駆動信号ＴＳと表示装置のデータ表示信号ＤＳの伝送時間をアレンジすると、以下の態様を実現することができる。複数のタッチ駆動信号と複数のデータ表示信号を交互に伝送（例えば、複数の表示フレームの時間を占有し、または画像画面内で伝送）するか、または、複数のタッチ駆動信号を、複数のデータ表示信号が伝送される際に発生した帰線期間（ｂｌａｎｋｉｎｇ ｔｉｍｅ）において伝送するか、またあるいは、各データ表示信号の間において、データ表示信号と交互に伝送するようにする。この場合、帰線期間は二つの画像フレームの間にある。ここでは、タッチ検出の時間とデータ表示信号ＤＳの伝送時間をどのようにアレンジするのかを特に示していないが、タッチ検出は、タッチ駆動信号と合わせて使用しなければならないので、データ表示信号ＤＳとのアレンジ方式はタッチ駆動信号と同一のものである。また、上記の態様もタッチ検出機能とデータ表示信号ＤＳの切り替えにも行うことができるため、ここでは繰り返して述べない。
以下、図６の（ａ）から図６の（ｃ）を例として、複数のタッチ駆動信号ＴＳが複数のデータ表示信号ＤＳと交互に伝送される実施態様を説明する。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃは表示画面の間の同期信号を示す。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの一周期は一つのフレーム時間を示す。図６の（ａ）は、タッチ駆動信号ＴＳが非同期方式を利用してデータ表示信号に合わせて伝送することができることを示した。即ち、全てのフレーム時間内にタッチ駆動信号を挿入するのではなく、ランダムで、または比較的に長い時間をおいてからタッチ駆動信号を挿入する。ランダム、または長い時間間隔をおく方式を使用しているため、この方式は、一つの、または一つ以上のフレーム時間でタッチ駆動信号を挿入して、ユーザーの視聴に影響を与えないようにすることができる。ここでは、タッチ駆動信号ＴＳは、１．５個以上のフレーム時間を利用して伝送される。図６の（ｂ）は、同一のフレーム時間内にそれぞれタッチ駆動信号ＴＳとデータ表示信号ＤＳを伝送する場合を示し、データ表示信号ＤＳの前または後にタッチ駆動信号ＴＳを伝送することができる。ここでは、データ表示信号ＤＳの前でも後でもタッチ駆動信号ＴＳの伝送を行う場合を例とする。図６の（ｃ）に示した水平同期信号Ｈｓｙｎｃは表示画面における一本の列電極の作動可能な時間を示す。図６の（ｃ）は、一つの列電極が作動可能な期間内に、タッチ駆動信号ＴＳとデータ表示信号ＤＳが交替に伝送される場合を示す。例えば、表示画面に影響を起こさないように、タッチ駆動信号ＴＳを伝送してからデータ表示信号ＤＳを伝送する。以上から分かるように、図６の（ａ）から図６の（ｃ）では、複数のタッチ駆動信号ＴＳと複数のデータ表示信号ＤＳが交互に伝送されることを示した。注意すべきことは、水平同期信号Ｈｓｙｎｃは単に同期用途を示し、作動可能となった列電極は、配列（従来の表示方式のように）または非配列の方式によって信号を伝送することができる。
本実施例のタッチ検出方法は表示装置に応用されるので、行電極も複数のデータ表示信号ＤＳを伝送し、複数のタッチ駆動信号ＴＳは複数のデータ表示信号に付加されて、データ表示信号ＤＳと共に伝送されることができる。図７はタッチ駆動信号ＴＳがデータ表示信号ＤＳに付加されることを示した図である。行電極ＤＮにおいて、データ表示信号ＤＳを伝送すると同時に、タッチ駆動信号ＴＳは高周波信号としてデータ表示信号ＤＳに付加されている。本実施例において、エンコード信号は、時分割多重化の技術により表示信号ＤＳに付加されることを例としたが、当然、エンコード信号は周波数分割多重化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ, ＦＤＭ）、符号分割多重化（ｃｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ, ＣＤＭ）、または位相偏移変調（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）の技術を利用してデータ表示信号ＤＳに付加されることもできる。
また、特定の行電極を駆動行電極（タッチ駆動信号を伝送）、または検出行電極（カップリング信号を受信）することにより、表示画像に差異をもたらせることを回避するには、図１に示した切替スイッチＳＷを使用することができ、異なる行電極の組合せに切替えて、それぞれ駆動行電極と検出行電極とすることで、タッチ駆動信号とカップリング信号によって引き起こされる表示画質の差異を均質化することができる。例えば、行電極を複数のゾーンに分け、１０２４本の行電極を例とすると、６４ゾーンに分けた場合、各ゾーン内には１５本の駆動行電極及び１本の検出行電極を設ける。この検出行電極は前記ゾーン内のいずれかの行電極であり、例えば、中央に位置することで、近くの駆動行電極を検出する。注意すべきことは、複数の検出行電極がいずれもカップリング信号を受信した時、タッチ検出方法は、カップリング信号を受信した前記複数の行電極の平均位置より外部物体の位置を決めるステップを更に含むことである。例えば、５本の行電極がいずれもカップリング信号を受信した場合、前記５本の行電極の中心、即ち、３本目を前記外部物体の位置とする。また、時間差の方式を利用して、全ての行電極を順に検出モジュールに電気的に接続させることで、全ての行電極を順に検出行電極とすることもできる。
前記のタッチ検出方法において、同時に複数の列電極をオンにし、多電極駆動であるスキャン方式を行うことによって、検出の高/低解像度を切り替える。つまり、まず、低解像度のスキャン方式（列電極の一部のみにスキャン信号を印加するか、または、タッチエリアをいくつかのエリアに分けて一部のスキャンを行い、例えば、奇数エリアを先にスキャンする）でタッチされたかどうかを検出し、カップリング信号を検出してからプログレッシブスキャン（高解像度）に切り替えることで、正確な座標位置を判断する。低解像度のスキャンはタッチ操作面の検出を迅速に完了することができ、且つ信号の識別と計算を減少するため、反応の速度を大幅に高めることができる。図８Ａは、多電極駆動の順次的なスキャンを示した図であり、例えば、５０本の列電極を一組とし、まず、重なり合わない方法で低解像度のスキャンを行い、即ち、列電極Ｓ１〜Ｓ５０、Ｓ５１〜Ｓ１００、Ｓ１０１〜Ｓ１５０・・・などを各々一組とし、多電極の列電極スキャンを行うことで、このフレーム時間において、操作面がタッチされたかどうかを識別する。
行電極方向において、高解像度の場合、検出行電極の空間の間隔の大きさによって、異なるタッチ駆動信号を選ぶことができる。例えば、検出行電極の間隔が物体より遥かに小さいか、または密度が高い時、感知した検出行電極の位置を利用してタッチ範囲を決定するので、このスキャン時間内のすべてのタッチ駆動信号は同一のものであることができる。あるいは、例えば、検出行電極の間隔が大きく、検出行電極の位置のみでは、正確なタッチ位置を得ることができない時、位置情報を有するタッチ駆動信号を行電極に印加して、検出行電極が受信した信号によって、信号の元を識別する。
図８Ｂに示すように、多電極の列電極スキャンは、時間上で一部が重なる方法を採用することができ、例えば、ｔ１までの時間において、列電極Ｓ１〜Ｓ３のいずれもスキャンを行う。ｔ１〜ｔ２の時間において、列電極Ｓ １ 、Ｓ ２ のみがスキャンを行う。そして、ｔ２〜ｔ３の時間において、列電極Ｓ １ のみがスキャンを行う。
また、図８Ｂにおいて、表示画面のピクセル画像を維持するために、同時にオンにした列電極を一つずつオフにする必要があり、オフにする前に、各行電極はその対応するピクセルのデータ表示信号Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１を伝送しなければならない。異なるフレームの間には、列電極をオンにする異なる組合せ、またはオフ順序などを設定することができ、オン時間が異なることにより表示画質に対する影響を均質化する。以上の目的を達するために、表示装置は記憶モジュールを更に備える。この記憶モジュールは、各画像の各ピクセルのデータ値を保存することで、表示画面のデータを暫く記憶モジュールに保存してから、特定のアルゴリズムに基づいて、先に前記画面の列電極の駆動時間の長さとオフ順序を決めて、行電極に伝送されるデータ表示信号を得て、次いで、タッチの信号を取り入れれば、このフレームにおける列、行電極の駆動信号を得られる。例えば、図８Ｂに示すように、行電極Ｄ１にとって、列電極Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１のスキャン駆動信号に合わせるために、列電極のオフ順序はＳ３、Ｓ２、Ｓ１となるので、行電極Ｄ１は、データ表示信号Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１を逆に伝送し、ピクセル電極Ｅ３１、Ｅ２１、Ｅ１１にそれぞれ対応させる必要がある。
上述したように、本発明に係る表示装置及びそのタッチ検出方法は、列電極を介してスキャン駆動信号を伝送し、且つ、駆動モードにある駆動行電極によってタッチ駆動信号を伝送し、及び検出モードにある検出行電極を介してカップリング信号を受信して検出モジュールに伝送することによって、カップリング信号に基づいてタッチ座標などの情報を発生させることができる。上記からわかるように、本発明に係る表示装置及びそのタッチ検出方法は、列電極と行電極を有するアクティブマトリックス基板に直接応用することができ、例えば、スキャンラインとデータラインを有する表示パネルに応用することで、製品の軽量化、薄型化によりコストの削減を図り、製品の競争力を高めることができる。また、本発明の表示装置及びそのタッチ検出方法は、変化された電極の静電容量を検出するのではなく、カップリング信号の有無、またはエンコードに基づいてタッチ位置を得て、タッチ検出の正確度を大幅に高めることができる。
本発明のタッチ検出方法と一般のタッチ検出方法の相違点は、少なくとも次の２点にある。その一つは、二つの軸方向によって、各々タッチ信号を検出してからタッチ位置を解読するのではなく、一つの軸方向のみにおいて検出を行い、もう一つの軸方向ではスキャン信号によって、感知面積を変え、検出しようとするエリアを決定する。次に、一次元の検出結果を二次元の検出データに組み合わせ、これによりタッチ位置などの情報を判断する。もう一つは、人体（またはその他のコンデンサカップリングをもたらせる物体）が表面に接触したことによって生じるコンデンサ変化を検出するのではなく、人体を利用して駆動行電極の信号を検出行電極にカップリングするため、人体は本方法において、信号を伝導する役割を果たすものであり、接地の役割ではない。
上記実施例は例示的なものであって、限定するためのものではない。本発明の技術的思想および範囲から逸脱することなく行われる等価の修正または変更は、いずれも別紙の特許請求の範囲に含まれる。
１２１ 表示面
１２２ アクティブマトリックス基板
１２３ 基板
１２４ マトリックス
１２５ 保護ガラス
ＣＳ カップリング信号
Ｄ１〜ＤＮ 行電極
ＤＳ、Ｐ １ 〜Ｐ ３ データ表示信号
Ｅ１１〜ＥＭＮ ピクセル電極
Ｈ１ 前半部
Ｈ２ 後半部
Ｍ１ 検出モジュール
Ｍ２ 駆動モジュール
Ｓ１〜ＳＭ 列電極
ＳＳ スキャン駆動信号
ＳＷ 切替スイッチ
Ｓ０１〜Ｓ０４ タッチ検出方法のステップ
Ｔ１１〜ＴＭＮ スイッチ
ＴＳ タッチ駆動信号

Claims (7)

  1. アクティブマトリックス基板を有する表示装置のタッチ検出方法であって、前記アクティブマトリックス基板は複数の列電極と複数の行電極を有し、前記複数の列電極と前記複数の行電極は交差して設置され、前記複数の行電極はそれぞれ駆動モジュール、または検出モジュールに電気的に接続され、前記複数の列電極はスキャン駆動モジュールのみに電気的に接続されており、
    前記タッチ検出方法は、
    少なくとも一つの列電極を介してスキャン駆動信号を伝送するステップと、
    前記駆動モジュールに電気的に接続された前記行電極を介してタッチ駆動信号を伝送するステップと、
    前記タッチ駆動信号は、少なくとも一つの外部物体を介してコンデンサカップリングし、前記検出モジュールに電気的に接続された前記行電極よりカップリング信号を受信するステップと、
    前記カップリング信号に基づいて、前記外部物体の位置を判断するステップとを備えると共に、前記アクティブマトリックス基板は複数のスイッチと複数のピクセル電極を更に備え、前記複数のスイッチはそれぞれ前記複数の列電極、前記複数の行電極、及び前記複数のピクセル電極に電気的に接続され、前記列電極が前記スキャン駆動信号を伝送する時、前記列電極に対応する前記複数のスイッチは導通され、前記行電極の前記タッチ駆動信号はその対応する前記複数のピクセル電極に伝送されることを特徴とするタッチ検出方法。
  2. 前記複数の列電極は順に前記スキャン駆動信号を伝送するか、または、前記複数の列電極の少なくとも一部は前記スキャン駆動信号を同時に伝送することを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出方法。
  3. 前記駆動モジュールに電気的に接続された行電極において伝送される前記タッチ駆動信号は当該駆動モジュールに電気的に接続された行電極の位置のエンコーダ情報を備え、
    前記複数の行電極は複数のデータ表示信号をさらに伝送することを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出方法。
  4. 前記複数の行電極のうちの少なくとも一つを、前記駆動モジュール、または前記検出モジュールに電気的に接続されるように切り替えることで、駆動行電極、または検出行電極とするステップを更に備え、
    前記少なくとも一つの行電極は、第一の時間において、前記駆動行電極となり、第二の時間において、検出行電極となることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出方法。
  5. 前記複数の行電極を介して複数のデータ表示信号を伝送するステップを更に備え、
    前記複数のタッチ駆動信号は、前記複数のデータ表示信号と混ぜ合わせて伝送されるか、前記複数のデータ表示信号の帰線期間において伝送されるか、または、前記複数のデータ表示信号に付加されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出方法。
  6. タッチ検出機能を有する表示装置であって、
    複数の列電極と複数の行電極を有するアクティブマトリックス基板を備え、
    前記複数の列電極と前記複数の行電極は交差して設置され、前記複数の列電極はスキャン駆動モジュールのみに電気的に接続されており、タッチ検出時において、前記複数の行電極は、それぞれ駆動モジュールまたは検出モジュールに電気的に接続されて、駆動行電極または検出行電極として使用され、
    前記複数の行電極のうちの少なくとも一つは、第一の時間において、前記駆動行電極となり、第二の時間において、前記検出行電極となることを特徴とするタッチ検出機能を有すると共に、前記アクティブマトリックス基板は複数のスイッチと複数のピクセル電極を更に備え、前記複数のスイッチはそれぞれ前記複数の列電極、前記複数の行電極、及び前記複数のピクセル電極に電気的に接続され、もって前記列電極がスキャン駆動信号を伝送する時、前記列電極に対応する前記複数のスイッチは導通され、前記行電極のタッチ駆動信号はその対応する前記複数のピクセル電極に伝送されるように成したことを特徴とする表示装置。
  7. 前記アクティブマトリックス基板は基板とマトリックスを有し、前記マトリックスは前記基板の一側に設置され、前記表示装置の表示面は前記基板の他側に設置されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
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