JP6006380B2 - 表示装置、タッチ検出装置および電子機器 - Google Patents
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そして、本開示の表示装置では、複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する駆動信号よりも、振幅が大きい。または、本開示の表示装置では、複数のタッチセンサ層のうちの、任意の2つのタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、互いに同一位相である。
そして、本開示のタッチ検出装置では、複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する駆動信号よりも、振幅が大きい。または、本開示のタッチ検出装置では、複数のタッチセンサ層のうちの、任意の2つのタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、互いに同一位相である。
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.第3の実施の形態
5.適用例
まず最初に、図1〜図3を参照して、本開示の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、後述する駆動信号Vcom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表示装置の一構成例を表すものであり、(A)は側面図を示し、(B)は平面図を示す。この表示装置1は、静電容量式のタッチパネルと表示パネルを組み合わせた表示装置である。
図5は、複合タッチパネル20の一構成例を表すものである。複合タッチパネル20は、タッチパネル20A,20Bと、処理部29とを備えている。
続いて、本実施の形態の表示装置1の動作および作用について説明する。
まず、図4,5を参照して、表示装置1の全体動作概要を説明する。表示パネル10は、画像を表示する。複合タッチパネル20は、指などの外部物体のタッチ位置や近接距離を求める。具体的には、複合タッチパネル20のタッチパネル20A,20Bにおいて、駆動部22は、駆動信号Vcomをタッチセンサ部40に供給する。タッチセンサ部40は、駆動信号Vcomに基づくタッチ検出信号Vdetを出力する。タッチ検出部24は、タッチ検出信号Vdetに基づいて、タッチ信号Tのマップを生成する。処理部29は、タッチパネル20A,20Bから供給されたタッチ信号T(TA,TB)のマップに基づいて、外部物体のタッチ位置や近接距離を求める。
図8は、複合タッチパネル20の詳細動作を表すものであり、(A)は、タッチ信号TAを示し、(B)はタッチ信号TBを示し、(C)はタッチ信号TA,TBの和を示す。図8において、ケースC1〜C3は、図4に示したケースC1〜C3と対応している。すなわち、ケースC1は、外部物体がタッチ検出面Sに接触している場合を示し、ケースC2は、外部物体がタッチ検出面Sの近傍にある場合を示し、ケースC3は、ケースC2に比べて外部物体がタッチ検出面Sからやや離れている場合を示す。また、ハッチ部分は、ノイズ成分(ランダムノイズ)を示す。
次に、比較例に係る表示装置1Rについて説明する。
以上のように本実施の形態では、2つのタッチパネルを設け、これらにより得られたタッチ信号の和を求めるようにしたので、タッチ信号のS/N比を高くすることができる。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、3つ以上のタッチパネルを設けてもよい。図10に、3つのタッチパネル20A〜20Cを設けた場合の例を示す。この場合には、各タッチ信号の和を求めることによりさらにS/N比を高くすることができるため、より高い精度でタッチ位置や近接距離を求めることができる。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bは、同じ構成のものとしたが、これに限定されるものではない。以下に、いくつかの例を示す。
上記実施の形態において、タッチパネル20A,20Bの駆動信号Vcomが互いに同期するように構成してもよい。以下に、この場合の例をいくつか示す。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図16に示したように、タッチパネル20Aを設ける代わりに、カバーガラス30の裏面にタッチセンサを形成してもよい。この表示装置1Dは、タッチセンサ付きカバーガラス30Dを備えている。タッチセンサ付きカバーガラス30Dの裏面には、センサ層31が形成されている。具体的には、図6,7に示した駆動電極ED、タッチ検出電極ET、絶縁層42等が、センサ層31として形成されている。このように構成することにより、表示装置を薄くすることができる。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bをそれぞれ別体として設けたが、これに限定されるものではなく、1枚の透明基板上に、駆動電極などを複数層積層してもよい。以下に、2層積層する場合の例を説明する。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bそれぞれに駆動部22等を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図20に示したように、駆動部62が2つのタッチパネル60A,60Bに対して駆動信号Vcomを供給するようにしてもよい。また、この例では、タッチパネル60A,60Bは、タッチパネル20A,20Bと同様に別体として設けたものであるが、タッチパネル50(図17,18)のように一枚の透明基板上に積層して形成してもよい。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図21に示したように、タッチパネル20Bを設ける代わりに、表示パネル10の表示面上にタッチセンサを形成してもよい。この表示装置1Gは、タッチセンサ付き表示パネル10Gを備えている。タッチセンサ付き表示パネル10Gの表示面上には、センサ層11が形成されている。具体的には、図6,7に示した駆動電極ED、タッチ検出電極ET、絶縁層42等が、センサ層11として形成されている。このように構成することにより、表示装置を薄くすることができる。
次に、第2の実施の形態に係る表示装置2について説明する。本実施の形態は、液晶表示パネルと静電容量式のタッチパネルを一体化した、いわゆるインセル型の表示パネルを用いたものである。なお、上記第1の実施の形態に係る表示装置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。
上記実施の形態では、タッチパネル20Aと、タッチセンサ付き表示パネル70を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図28に示したように、タッチパネル20Aの代わりに、変形例1−4で説明したタッチセンサ付きカバーガラス30Dを用いてもよい。このように構成することにより、表示装置を薄くすることができる。
上記実施の形態では、FFSやIPS等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示部とタッチセンサ部とを一体化したが、これに代えて、TN(ツイステッドネマティック)、VA(垂直配向)、ECB(電界制御複屈折)等の各種モードの液晶を用いた液晶表示部とタッチセンサ部とを一体化してもよい。このような液晶を用いた場合には、タッチセンサ付き表示部を、図29に示したように構成可能である。図29は、本変形例に係るタッチセンサ付き表示部100Bの要部断面構造の一例を表すものであり、画素基板80Bと対向基板90Bとの間に液晶層101Bを挟持された状態を示している。その他の各部の名称や機能等は図23の場合と同様なので、説明を省略する。この例では、図12の場合とは異なり、表示用とタッチ検出用の双方に兼用される駆動電極COMLは、対向基板90Bに形成されている。
上記実施の形態では、1つのタッチパネル20Aと、タッチセンサ付き表示パネル70を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、2つ以上のタッチパネルと、タッチセンサ付き表示パネル70を設けてもよい。この場合には、変形例1−1と同様にS/N比を高くすることができるため、より高い精度でタッチ位置や近接距離を求めることができる。
次に、第3の実施の形態に係る立体表示装置3について説明する。本実施の形態は、立体視表示が可能な立体表示パネルを内蔵したものである。なお、上記第1の実施の形態に係る表示装置1など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。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図33に示したように、タッチパネル20Bを設ける代わりに、バリア部200の表示面上にタッチセンサを形成してもよい。この立体表示装置3Aは、タッチセンサ付きバリア部200Aを備えている。タッチセンサ付きバリア部200Aには、センサ層201が形成されている。具体的には、図6,7に示した駆動電極ED、タッチ検出電極ET、絶縁層42等が、センサ層201として形成されている。このように構成することにより、立体表示装置を薄くすることができる。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図34に示したように、タッチパネル20Aの代わりに、変形例1−4で説明したタッチセンサ付きカバーガラス30Dを用いてもよい。このように構成することにより、立体表示装置を薄くすることができる。
上記実施の形態では、2つのタッチパネル20A,20Bを設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、3つ以上のタッチパネルを設けてもよい。これにより、変形例1−1と同様にS/N比を高くすることができるため、より高い精度でタッチ位置や近接距離を求めることができる。
次に、上記実施の形態および変形例で説明した表示装置の適用例について説明する。
前記表示パネルに対して積層方向に配置された複数のタッチセンサ層と
を備えた表示装置。
各タッチセンサ層は、面内に配置された複数のセンサ要素を含み、
前記検出部は、各タッチセンサ層における対応するセンサ要素から得られた前記タッチ信号の和を求め、その和に基づいてタッチを検出する
前記(1)に記載の表示装置。
前記(2)に記載の表示装置。
前記(2)または(3)に記載の表示装置。
前記(1)から(4)のいずれかに記載の表示装置。
前記(5)に記載の表示装置。
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を有する
前記(6)に記載の表示装置。
前記(7)に記載の表示装置。
前記(7)または(8)に記載の表示装置。
前記(9)に記載の表示装置。
前記(7)に記載の表示装置。
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記カバーガラスの、検出対象空間とは反対の面上に形成されている
前記(1)から(11)のいずれかに記載の表示装置。
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記支持基板上に形成されている
前記(1)から(12)のいずれかに記載の表示装置。
前記(13)に記載の表示装置。
前記(1)から(14)のいずれかに記載の表示装置。
前記液晶表示パネルは、
液晶層と、
複数の共通電極と、
複数の画素電極と、
各共通電極との間で静電容量を形成する複数の検出電極と
を有し、
前記複数の共通電極と前記複数の検出電極が、前記タッチセンサ層を構成する
前記(1)から(15)のいずれかに記載の表示装置。
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記バリア部の表面に形成されている
前記(1)から(14)のいずれかに記載の表示装置。
タッチ検出装置。
前記表示装置を利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記表示装置は、
表示パネルと、
前記表示パネルに対して積層方向に配置された複数のタッチセンサ層と
を有する
電子機器。
Claims (16)
- 表示パネルと、
前記表示パネルに対して積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層と
を備え、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を有し、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する駆動信号よりも、振幅が大きい
表示装置。 - 表示パネルと、
前記表示パネルに対して積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層と
を備え、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を有し、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、任意の2つのタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、互いに同一位相である
表示装置。 - 前記複数のタッチセンサ層から得られたタッチ信号に基づいてタッチを検出する検出部を備え、
各タッチセンサ層は、面内に配置された複数のセンサ要素を含み、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間に一番近いタッチセンサ層は、他のいずれか一のタッチセンサ層よりもセンサ要素の密度が低く、
前記検出部は、各タッチセンサ層における対応するセンサ要素から得られた前記タッチ信号の和を求め、その和に基づいてタッチを検出する
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記複数のタッチセンサ層から得られたタッチ信号に基づいてタッチを検出する検出部を備え、
各タッチセンサ層は、面内に配置された複数のセンサ要素を含み、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間に一番近いタッチセンサ層の一のセンサ要素は、他のいずれか一のタッチセンサ層のいずれのセンサ要素からも位置がずれており、
前記検出部は、各タッチセンサ層における対応するセンサ要素から得られた前記タッチ信号の和を求め、その和に基づいてタッチを検出する
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する第1の駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する第2の駆動信号よりも、周波数が高い
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記第1の駆動信号および前記第2の駆動信号は、同時に遷移するタイミングでは、ともに立ち上がり、またはともに立ち下がる
請求項5に記載の表示装置。 - カバーガラスをさらに備え、
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記カバーガラスの、検出対象空間とは反対の面上に形成されている
請求項1または2に記載の表示装置。 - 支持基板をさらに備え、
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記支持基板上に形成されている
請求項1または2に記載の表示装置。 - 2以上のタッチセンサ層が、前記支持基板上に前記積層方向に形成されている
請求項8に記載の表示装置。 - 前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記表示パネルの表示面上に形成されている
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記表示パネルは液晶表示パネルであり、
前記液晶表示パネルは、
液晶層と、
複数の共通電極と、
複数の画素電極と、
各共通電極との間で静電容量を形成する複数の検出電極と
を有し、
前記複数の共通電極と前記複数の検出電極が、前記タッチセンサ層を構成する
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記表示パネルから射出する光の方向を制限するバリア部をさらに備え、
前記複数のタッチセンサ層のうちの一のタッチセンサ層は、前記バリア部の表面に形成されている
請求項1または2に記載の表示装置。 - 積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層を備え、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を有し、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する駆動信号よりも、振幅が大きい
タッチ検出装置。 - 積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層を備え、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を有し、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、任意の2つのタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、互いに同一位相である
タッチ検出装置。 - 表示装置と、
前記表示装置を利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記表示装置は、
表示パネルと、
前記表示パネルに対して積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層と
を有し、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を含み、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、検出対象空間から一番遠いタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、他のいずれか一のタッチセンサ層を駆動する駆動信号よりも、振幅が大きい
電子機器。 - 表示装置と、
前記表示装置を利用した動作制御を行う制御部と
を備え、
前記表示装置は、
表示パネルと、
前記表示パネルに対して積層方向に配置された静電容量式の複数のタッチセンサ層と
を有し、
各タッチセンサ層は、
駆動信号が印加される複数の駆動電極と、
各駆動電極との間で静電容量が形成される複数のセンサ電極と
を含み、
前記複数のタッチセンサ層のうちの、任意の2つのタッチセンサ層を駆動する駆動信号は、互いに同一位相である
電子機器。
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