JP6042763B2 - タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
1.タッチ検出装置
1−1.全体構成
1−2.タッチ動作を検出する原理
1−3.タッチ検出電極の出力値の補正
1−4.補正用の回路の例
1−5.コンデンサの配置について
2.適用例
2−1.タッチ検出機能付き表示装置
2−2.電子機器
3.本開示の構成
[1−1.全体構成]
図1は、本実施形態に係るタッチ検出装置の一構成例を示す図である。タッチ検出装置1は、例えば、静電容量式のタッチパネルである。タッチ検出装置1は、第1電極としての駆動電極Tx0、TX1、・・・Txnと、第2電極としてのタッチ検出電極Rx0、RX1、・・・Rx10と、素子としてのコンデンサCrefと、検出部としてのタッチ検出部40とを含んでいる。
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、タッチ検出装置に指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指がタッチ検出装置に接触又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、タッチ動作を検出する原理を説明するため、タッチ検出装置に指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図5は、図3に示す指がタッチ検出装置に接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図6は、タッチ検出用信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
タッチ検出装置1は、駆動部14からのタッチ検出用信号TSVcomを駆動電極Txに与え、タッチ検出電極Rxからの出力値としてのタッチ検出信号Vdetの変化をタッチ検出部40が検出することにより、タッチ動作が検出される。このような装置は、電源の変動又は温度変化によって、対象物がタッチ検出装置1に接近していない状態において、タッチ検出信号Vdetに予期しない変動が発生する可能性がある。
図13−1から図15は、補正用の回路の例を示す図である。図16は、図15に示す補正用の回路のタイミングチャートである。図16の横軸は時間Tである。次においては、図13−1に示す第1の回路例、図13−2に示す第2の回路例、図14に示す第3の回路例、図15に示す第4の回路例の順に説明する。次の例に係る回路は、タッチ検出部40の一部、例えば、信号増幅部42、A/D変換部43、信号処理部44等を含んでもよい。
図13−1に示す補正用の回路(補正回路)50は、図7−1に示す補正の処理を実現する一例である。補正回路50は、タッチ検出電極Rx0、・・・Rxmと、駆動電極Tx0、TX1、・・・Txnとが交差する部分に、それぞれ静電容量Ctr00、・・・Ctr0n、・・・Ctrm0、・・・Ctrmnが形成されている。補正回路50は、駆動部14からマルチプレクサを介してそれぞれの駆動電極Tx0、TX1、・・・Txnにタッチ検出用信号TSVcomが入力される。符号Rx、Tx、Ctrに付したm、nは0以上の整数であり、m+1はタッチ検出電極Rxの数を、n+1は駆動電極Txの数を表す(以下同様)。
図13−2に示す第2の補正回路50Aは、図7−2に示す補正の処理を実現する一例である。補正回路50Aは、それぞれのタッチ検出電極Rx0、・・・Rxmに対してコンデンサCrefを備えている。すなわち、補正回路50Aは、m個のコンデンサCref1、・・・Crefmを備えている。駆動部14からのタッチ検出用信号TSVcomは、インバータ51によって反転されてから、それぞれのコンデンサCref1、・・・Crefmに入力される。反転後のタッチ検出用信号は、TSVcom−1である。
図14に示す補正回路50Bは、図13−2に示す補正回路50と同様であるが、コンデンサCrefに入力される、反転されたタッチ検出用信号TSVcom−1を生成する手法が異なる。駆動部14aは、タッチ検出用信号TSVcomを生成する第1駆動部14fと、第1駆動部14fが生成したタッチ検出用信号TSVcomの位相を180度反転させる回路としての第2駆動部14sを有している。第1駆動部14fと第2駆動部14sとは、例えば、オペアンプを利用した回路であり、H(High)信号とL(Low)信号とをそれぞれ反対に入力する。このようにしてクロック信号CKを第1駆動部14fと第2駆動部14sとに与えると、タッチ検出用信号TSVcomと、この位相が180度反転された反転タッチ検出用信号TSVcom−1が得られる。このようにすることで、タッチ検出信号Vdetから補正出力値Vrefを減算した補正タッチ検出信号Vdetcを得ることができる。信号増幅部42A、ADC43C及びその他の構造は補正回路50Aと同様なので、説明を省略する。
図15に示す補正回路50Bは、ホールド回路を用いてタッチ検出信号Vdetを補正する。補正回路50Cにおいて、駆動電極Tx0、Tx1、・・・Txn及びコンデンサCrefには、駆動部14からのタッチ検出用信号TSVcomが同位相で入力される。駆動電極Tx0、Tx1、・・・Txnには、マルチプレクサ15を介してタッチ検出用信号TSVcomが入力される。コンデンサCrefに蓄えられた電荷と、タッチ検出電極Rxからの電荷とをそれぞれ第1蓄電器57_0、57_1、・・・57_mと、第2蓄電器58_0、58_1、・・・58_mとに一時的に蓄電する。その後、コンデンサCrefに蓄えられた電荷と、タッチ検出電極Rxからの電荷との差分を求め、得られた差分をタッチ検出電極Rxからの出力値の補正値である補正タッチ検出信号Vdetcとする。本実施形態において、第1蓄電器57_0、57_1、・・・57_m及び第2蓄電器58_0、58_1、・・・58_mは、いずれもコンデンサであるが、蓄電の機能を有していれば、これに限定されるものではない。また、本実施形態においては、第1蓄電器57_0、57_1、・・・57_mと第2蓄電器58_0、58_1、・・・58_mとの静電容量は等しくしてある。
上述したように、コンデンサCrefは、タッチ検出装置1の対象物を検出する領域、具体的には、駆動電極Tx及びタッチ検出電極Rxが配置されている領域とは異なる位置に配置される。このようにすれば、タッチ検出電極Rxに指等の対象物が接近することに起因するコンデンサCrefの静電容量の変化が抑制される。その結果、タッチ検出信号Vdetが補正される際の精度が向上する。
[2−1.タッチ検出機能付き表示装置]
本開示の適用例として、上述したタッチ検出装置1をタッチ検出機能付き表示装置に適用した例を説明する。
本開示の適用例として、上述したタッチ検出装置1を電子機器に適用した例を説明する。
図20に示す電子機器は、タッチ検出装置1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に、タッチ検出装置1が適用される。すなわち、のテレビジョン装置の画面は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有している。
図21及び図22に示す電子機器は、タッチ検出装置1が適用されるディジタルカメラである。このディジタルカメラは、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には、タッチ検出装置1が適用されている。したがって、このディジタルカメラの表示部522は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有している。
図23に示す電子機器は、タッチ検出装置1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には、タッチ検出装置1が適用されている。したがって、このビデオカメラの表示部534は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有している。
図24に示す電子機器は、タッチ検出装置1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を有している。表示部543は、タッチ検出装置1が適用されている。このため、このノート型パーソナルコンピュータの表示部543は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有している。
図25〜図31に示す電子機器は、タッチ検出装置1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は、タッチ検出装置1が取り付けられている。このため、この携帯電話機のディスプレイ554は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有している。
本開示は、次のような構成を採ることができる。
(1)対象物の接近又は接触を検出するため、所定の周期で少なくとも大きさが変動する励起信号を第1電極に与える駆動部と、
前記第1電極と対向する第2電極と電気的に接続されて、前記第2電極からの出力値に基づいて前記対象物の接近又は接触を検出する検出部と、
前記駆動部と前記検出部とを電気的に接続し、前記駆動部からの前記励起信号が入力され、かつ所定の大きさの静電容量を有する素子と、を含み、
同一のタイミングで取得した前記素子からの出力値及び前記第2電極からの出力値を用いて、前記第2電極からの出力値を補正する
タッチ検出装置。
(2)前記第1電極と前記素子とには、同一のタイミングで前記励起信号が入力される、前記(1)に記載のタッチ検出装置。
(3)前記素子には、前記第1電極に入力される前記励起信号が反転されて入力され、
前記第2電極からの出力値と、前記素子からの出力値との和が前記第2電極からの出力値の補正値となる、前記(1)又は前記(2)に記載のタッチ検出装置。
(4)
前記素子に入力される前記励起信号は、インバータによって反転される、前記(3)に記載のタッチ検出装置。
(5)前記素子に入力される前記励起信号は、位相を反転させる回路によって反転される、前記(3)に記載のタッチ検出装置。
(6)前記第1電極及び前記素子には、前記駆動部からの前記励起信号が同位相で入力され、
前記素子に蓄えられた電荷と、前記第2電極からの電荷とをそれぞれ一時的に蓄電した後、両方の電荷の差分を求め、得られた前記差分を前記第2電極からの出力値の補正値とする、前記(1)又は前記(2)に記載のタッチ検出装置。
(7)前記素子は、前記検出部に近接して配置される、前記(1)から前記(6)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置。
(8)前記素子は、前記検出部が実装される基板に実装される、前記(7)に記載のタッチ検出装置。
(9)前記素子と前記駆動部とを電気的に接続する配線は、前記素子と前記検出部とを電気的に接続する配線よりも長い、前記(1)から前記(8)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置。
(10)前記検出部と前記駆動部とは、別個の電子部品として分離されている、前記(1)から前記(9)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置。
(11)前記電子部品は、IC又はICパッケージである、前記(1)から前記(10)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置。
(12)
前記(1)から前記(11)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置を備えたタッチ検出機能付き表示装置。
(13)前記(1)から前記(11)のいずれか1つに記載のタッチ検出装置を備えた電子機器。
2 画素基板
3 対向基板
5 基板
6 液晶層
7 タッチ検出機能付き表示装置
10 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、14a 駆動部
14f 第1駆動部
14s 第2駆動部
15、16 マルチプレクサ
20 液晶表示デバイス
21 基板
22 画素電極
22 各画素電極
30 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 タッチ検出器
42、42A 信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
47 検出タイミング制御部
50、50A、50B、50C 補正回路
51 インバータ
54a〜54k、56、Cref コンデンサ
57_0〜57_m 第1蓄電器
58_0〜58_m 第2蓄電器
CI0、CIm、CIref 信号増幅器
Rx タッチ検出電極
Rxref 配線
SH0、SHm、SHref サンプルホールド回路
SW1_0〜SW1_m 第1スイッチ
SW2_0〜SW2_m 第2スイッチ
SW3_0〜SW3_m 第3スイッチ
SW4_0〜SW4_m 第4スイッチ
TSVcom タッチ検出用信号
Tx 駆動電極
Vdet タッチ検出信号
Vdetc 補正タッチ検出信号
Vref 補正出力値
Claims (13)
- 対象物の接近又は接触を検出するため、所定の周期で少なくとも大きさが変動する励起信号を第1電極に与える駆動部と、
前記第1電極と対向する第2電極と電気的に接続されて、前記第2電極からの出力値に基づいて前記対象物の接近又は接触を検出する検出部と、
前記駆動部と前記検出部とを電気的に接続し、前記駆動部からの前記励起信号が入力され、かつ所定の大きさの静電容量を有する素子と、を含み、
前記駆動部は、表示動作を行う表示動作期間と、タッチ検出動作を行うタッチ検出動作期間とに分けて、前記表示動作期間に表示駆動信号を前記第1電極に印加し、前記タッチ検出動作期間にタッチ検出用信号として機能する前記励起信号を前記第1電極に印加し、
同一のタイミングで取得した前記素子からの出力値及び前記第2電極からの出力値を用いて、前記第2電極からの出力値を補正する
タッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1電極と前記素子とには、同一のタイミングで前記励起信号が入力される、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記素子には、前記第1電極に入力される前記励起信号が反転されて入力され、
前記第2電極からの出力値と、前記素子からの出力値との和が前記第2電極からの出力値の補正値となる、請求項1又は2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記素子に入力される前記励起信号は、インバータによって反転される、請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記素子に入力される前記励起信号は、位相を反転させる回路によって反転される、請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1電極及び前記素子には、前記駆動部からの前記励起信号が同位相で入力され、
前記素子に蓄えられた電荷と、前記第2電極からの電荷とをそれぞれ一時的に蓄電した後、両方の電荷の差分を求め、得られた前記差分を前記第2電極からの出力値の補正値とする、請求項1又は2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記素子は、前記検出部に近接して配置される、請求項1から6のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記素子は、前記検出部が実装される基板に実装される、請求項7に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記素子と前記駆動部とを電気的に接続する配線は、前記素子と前記検出部とを電気的に接続する配線よりも長い、請求項1から8のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記検出部と前記駆動部とは、別個の電子部品として分離されている、請求項1から9のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記電子部品は、IC又はICパッケージである、請求項10に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記素子の出力値は、対象物の接近及び接触が検出されない場合の前記第2電極からの出力値と等しい
請求項1から11のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のタッチ検出機能付き表示装置を備えた電子機器。
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