JP6063531B2 - タッチスクリーン、タッチ検知装置及び駆動方法 - Google Patents

タッチスクリーン、タッチ検知装置及び駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、内部にタッチ検知装置が嵌装される液晶表示器に関する。
タッチスクリーンはタッチ制御技術及び表示技術が結合されて形成される入出力装置であり、使用者は表示されるオブジェクトをインタラクティブに操作できる。
静静電容量式タッチパネルは常用されるタッチパネルであり、容量性カップリング効果を利用してタッチ位置の検知を行う。指がタッチパネルの表面をタッチすると、対応する位置の静電容量が変化するのを利用してタッチ位置の検知を行う。
なお、より薄いタッチスクリーンを製造するため、内部に嵌装する技術を用いてキャパシタを表示器内に製造し、1層或いは多層の層を省略させる。
しかしながら、前述した従来の内部嵌装式タッチスクリーンでは、個別のフレームワーク或いはメカニズムを使用して表示部分及びタッチ制御部分をそれぞれ駆動させねばならない。このため、新型の内部嵌装式タッチスクリーンフレームワーク及びメカニズムにより、さらに小型化させてより高い駆動効率を実現する必要があった。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。従って、本発明の目的は、内部にタッチ検知装置が嵌装される液晶表示器を提供し、小型化させた上で効率をより高める。
上述した課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、本発明に係るタッチスクリーンは第一導電層と、第二導電層と、光制御層と、駆動器とを備える。第一導電層は表示モードでは共通電圧層となる。第二導電層は第一導電層とは電気的に絶縁され、且つソース線を備え、表示モードでは表示するデータを伝送させ、タッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる。光制御層は第一導電層及び第二導電層の上に設けられる。駆動器は表示モードでは表示するデータをソース線に提供し、且つタッチ制御モードでは伝送信号を提供する。第一導電層は複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを備え、これら前記ブロックは受信電極線の間に設置されると共に受信電極線により隔てられ、表示モードでは受信電極線及びブロックが共通電圧に電気的に接続される。
本発明によれば、スクリーンをより小型化させた上でより高い駆動効率を有する。
本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーンを示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーンを示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーンを示す断面図である。 図1に示す第一導電層を示す上面図である。 図2Aに示す部分の拡大図である。 本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーンの駆動タイミングチャートである。 本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーンの駆動タイミングチャートである。 本発明の第2実施形態に係るタッチスクリーンの第一導電層を示す部分の上面図である。 本発明の第2実施形態に係るタッチスクリーンの駆動タイミングチャートである。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンを示す断面図である。 図6Aに示す部分の拡大図である。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンを示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンを示断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンを示す他の断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンを示す他の断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンの駆動タイミングチャートである。 本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーンの駆動タイミングチャートである。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
<第1実施形態>
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図1Aから図1Cは本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーン100を示す断面図である。
本実施形態に係るタッチスクリーン100は内部にタッチ検知装置が嵌装される液晶表示器(LCD)である。本実施形態によると、タッチスクリーン100は第一導電層11を備える。タッチスクリーン100が表示モードの場合、第一導電層11は液晶表示器の共通電圧(Vcom)層となる。タッチスクリーン100がタッチ制御モードの場合、第一導電層11は受信電極層(RX)となる。図2Aは図1の第一導電層11の上面図を示し、図2Bは図2Aの部分の拡大図を示す。
タッチスクリーン100は第一導電層11の下に設置されると共に第一導電層11とは電気的に絶縁される第二導電層12をさらに備える。第二導電層12はソース(或いはデータ)線121を備え、薄膜トランジスタ13にそれぞれ接続され、ソース(S)、ドレイン(D)及びゲート(G)で構成される。表示モードではソース線121(例えば図2AのD1からD13)は表示するデータを伝送させ、タッチ制御モードではソース線121は伝送電極線(TX)となる(例えば図2AのTX1からTX13)。
タッチスクリーン100は、薄膜トランジスタ13を載置させるための薄膜トランジスタ基板14を備える(図1A参照)。光制御層(例えば液晶層15)は第一導電層11の上に設けられる。液晶層15の上にはカラーフィルター(CF)16を有し、カラーフィルター基板17の底表面に形成される。
本実施形態(及び続く実施形態)の第二導電層12は第一導電層11の下に設けられるが、然しながら他の実施形態では、両者の位置は交換可能である。
図2Aに示すように、タッチスクリーン100は駆動器21を備える。表示モードでは駆動器21は表示するデータを提供し、タッチ制御モードでは駆動器21は伝送電極線(TX)となって伝送信号を提供する。
本実施形態の特徴に基づくと、第一導電層11はソース線121に垂直になる複数の受信電極線(RX)111(例えば長形状)を備える。第一導電層11は、受信電極線(RX)111の間に設置される複数のブロック112をさらに備える。これら前記ブロック112は受信電極線(RX)111により隔てられ、且つ(第一)導電ブリッジ18Aを介して相互に電気的に接続される。図1B及び図2Bに示すように、これら前記導電ブリッジ18Aは第一導電層11の上に設置される。導電ブリッジ18Aに接続されるブロック112により列になる共通電圧Vcom1〜Vcom13が形成される(図2A参照)。また、図1Cに示すように、導電ブリッジ18Aはビア(via)19Aを通して第一導電層11に電気的に接続される。表示モードでは、全ての受信電極線(RX)111及びブロック112はタッチ式A/D変換器(ADC)23及び共通電圧(Vcom)制御ユニット22により共通電圧に接続される。タッチ制御モードでは、ブロック112が浮動(floting)になり、受信電極線(RX)111(例えば、RX1〜RX24)がタッチ検知信号を受信させ、タッチ式A/D変換器(ADC)23により処理が施される。
図3Aは本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーン100の駆動タイミングチャートである。表示モードでは、駆動器21はソース線121(例えばD1〜D13)によりデータを提供し、且つ共通電圧(Vcom)制御ユニット22により全ての受信電極線(RX)111及びブロック112が共通電圧(Vcom)に接続される。続いて、タッチ制御モードでは、駆動器21は伝送電極線(TX)(例えば、TX1〜TX13)により伝送信号を順に提供し、且つタッチ式A/D変換器(ADC)23により受信電極線(RX)111からのタッチ検知信号RXの処理が行われる。共通電圧(Vcom)制御ユニット22はブロック112の制御を行い、浮動(即ち、ハイインピーダンスH‐Z)にする。
図3Bは本発明の第1実施形態に係るタッチスクリーン100の他の駆動タイミングチャートを例示する。タッチ制御モードでは、能動伝送信号に対応されるブロック112が浮動になり、他のブロックは既定電圧レベルに維持される。
<第2実施形態>
図4は本発明の第2実施形態に係るタッチスクリーン200の第一導電層11を示す部分の上面図である。本実施形態は第1実施形態に類似し、異なる点を下述する。
図4に示すように、受信電極線(RX)111の上には導電ブリッジ18A以外に、導電メッシュ(mesh)18Bが設置され、その末端が導電ブリッジ18Aに接続される。本実施形態によれば、導電メッシュ18B及び導電ブリッジ18Aは同一の層に形成される。隣接する導電メッシュ18Bは導電キー(link)18Cにより電気的に接続される。このほか、ブロック112の上には、導電メッシュ18B及び導電キー18Cとは相互に電気的に絶縁されるダミー(dummy)メッシュがさらに設置される(図示せず)。
図5は本発明の第2実施形態に係るタッチスクリーン200の駆動タイミングチャートである。表示モードでは、駆動器21はソース線121(例えばD1〜D13)によりデータを提供し、且つ共通電圧(Vcom)制御ユニット22は全ての受信電極線(RX)111、ブロック112及び導電メッシュ18Bを共通電圧(Vcom)に接続させる。続いて、タッチ制御モードでは、駆動器21は伝送電極線(TX)(例えばTX1〜TX13)により伝送信号を順に提供し、且つタッチ式A/D変換器(ADC)23により導電メッシュ18Bからのタッチ検知信号RXの処理が行われる。
受信電極線(RX)111(例えばVcom1a‐13a)は(タッチ式A/D変換器(ADC)23が提供する)既定電圧レベル、接地或いはハイインピーダンスに維持され、且つ共通電圧(Vcom)制御ユニット22によりブロック112(例えばVcom1b‐24B)が制御され、浮動になる(即ち、ハイインピーダンスH‐Z)。
<第3実施形態>
図6Aは本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーン300を示す断面図である。図6Bは図6Aに示す部分の拡大図である。前述の長形状に比べると、本実施形態の受信電極線(RX)111は複数のセグメント(segment)を備え、(第二)導電ブリッジ18Dにより電気的に接続される。
本実施形態では、図7Aに示すように、導電ブリッジ18Dはビア(via)19Aを通して第一導電層11に電気的に接続され、且つ導電ブリッジ18Dは第一導電層11の上に設置され、図7Bに示すようになる。他の実施形態では、図8Aに示すように、導電ブリッジ18Dは第二導電層12の下に設置され、且つ、図8Bに示すように、導電ブリッジ18Dはビア(via)19Bを通して第一導電層11に電気的に接続される。
図9Aは本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーン300の駆動タイミングチャートである。表示モードでは、駆動器21はブロック112の下のソース線121(例えばD1〜D13)及び受信電極線(RX)111の下のソース線121(例えばD1’〜D13’)によりデータを提供し、且つ共通電圧(Vcom)制御ユニット22により全ての受信電極線(RX)111及びブロック112が共通電圧(Vcom)に接続される。続いて、タッチ制御モードでは、駆動器21はブロック112の下のソース線121(例えばD1〜D13)により伝送(TX)信号(例えばTX1〜TX13)を順に提供し、受信電極線(RX)111の下のソース線121(例えばD1’〜D13’)は既定電圧レベル、接地或いはハイインピーダンスに維持され、且つタッチ式A/D変換器(ADC)23により受信電極線(RX)111からのタッチ検知信号RXの処理が行われる。共通電圧(Vcom)制御ユニット22によりブロック112(例えばRX1〜24)が制御され、浮動になる(即ち、ハイインピーダンスH−Z)。
図9Bは本発明の第3実施形態に係るタッチスクリーン300の他の駆動タイミングチャートである。タッチ制御モードでは、能動伝送信号に対応されるブロック112が浮動(floting)になり、他のブロックは既定電圧レベルに維持される。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
100 タッチスクリーン
200 タッチスクリーン
300 タッチスクリーン
11 第一導電層
111 受信電極線
112 ブロック
12 第二導電層
121 ソース線
13 薄膜トランジスタ
14 薄膜トランジスタ基板
15 液晶層
16 カラーフィルター
17 カラーフィルター基板
18A (第一)導電ブリッジ
18B 導電メッシュ
18C 導電キー
18D (第二)導電ブリッジ
19A ビア
19B ビア
21 駆動器
22 共通電圧制御ユニット
23 タッチ式A/D変換器
S ソース
G ゲート
D ドレイン
D1〜D13 ソース線
D1’〜D13’ ソース線
TX1〜TX13 伝送電極線
RX1〜RX24 受信電極線
RX タッチ検知信号
Vcom1〜Vcom13 共通電圧
Vcom1a〜13a 共通電圧
Vcom1b〜24b 共通電圧
Vcom 共通電圧
H−Z ハイインピーダンス

Claims (13)

  1. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、
    前記第一導電層の上に設置され、且つこれら前記ブロックに接続される複数の第一導電ブリッジと、
    前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、
    前記第一導電層及び前記第二導電層の上に設けられる光制御層と、
    表示モードでは表示するデータを前記ソース線に提供し、且つタッチ制御モードでは伝送信号を提供する駆動器とを備え、
    れら前記ブロックはこれら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられ、
    表示モードではこれら前記受信電極線及びこれら前記ブロックは共通電圧に電気的に接続され
    タッチ制御モードではこれら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    タッチスクリーン。
  2. これら前記受信電極線の上に設置され、但しこれら前記第一導電ブリッジには接続されない複数の導電メッシュと、これら前記導電メッシュに接続される複数の導電キーとをさらに備えることを特徴とする、請求項に記載のタッチスクリーン。
  3. これら前記ブロックの上に設置され、且つこれら前記導電メッシュ及び導電キーとは電気的に絶縁される複数のダミーメッシュをさらに備えることを特徴とする、請求項に記載のタッチスクリーン。
  4. タッチ制御モードではこれら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記導電メッシュがタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、請求項に記載のタッチスクリーン。
  5. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、
    前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、
    前記第一導電層及び前記第二導電層の上に設けられる光制御層と、
    表示モードでは表示するデータを前記ソース線に提供し、且つタッチ制御モードでは伝送信号を提供する駆動器と、
    前記複数の受信電極線にそれぞれ電気的に接続される複数の第二導電ブリッジと、を備え、
    各前記受信電極線は複数のセグメントを含み、その設置方向は前記ソース線に垂直になり、
    これら前記ブロックは、これら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられ、
    表示モードではこれら前記受信電極線及びこれら前記ブロックは共通電圧に電気的に接続され、
    タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線の下に位置されるソース線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    ッチスクリーン。
  6. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、
    前記第一導電層の上に設置され、且つこれら前記ブロックに接続される複数の第一導電ブリッジと、
    前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層とを備え、
    れら前記ブロックはこれら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられ、
    表示モードではこれら前記受信電極線及びこれら前記ブロックに電気的は共通電圧に接続され
    タッチ制御モードではこれら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    タッチ検知装置。
  7. これら前記受信電極線の上に設置され、但しこれら前記第一導電ブリッジには接続されない複数の導電メッシュと、これら前記導電メッシュに接続される複数の導電キーとをさらに備えることを特徴とする、請求項に記載のタッチ検知装置。
  8. これら前記ブロックの上に設置され、且つこれら前記導電メッシュ及び導電キーとは電気的に絶縁される複数のダミーメッシュをさらに備えることを特徴とする、請求項に記載のタッチ検知装置。
  9. タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記導電メッシュがタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、請求項に記載のタッチ検知装置。
  10. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、
    前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、
    前記複数の受信電極線にそれぞれ電気的に接続される複数の第二導電ブリッジと、を備え、
    各前記受信電極線は複数のセグメントを含み、その設置方向は前記ソース線に垂直になり、
    これら前記ブロックは、これら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられ、
    表示モードではこれら前記受信電極線及びこれら前記ブロックは共通電圧に電気的に接続され、
    タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線の下に位置されるソース線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    ッチ検知装置。
  11. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、前記第一導電層の上に設置され、且つこれら前記ブロックに接続される複数の第一導電ブリッジと、前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、を少なくとも備え、これら前記ブロックは、これら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられているタッチ検知装置の駆動方法であって、
    表示モードでは、これら前記受信電極線及びこれら前記ブロックが共通電圧に電気的に接続されることと、
    表示モードでは、前記ソース線により表示するデータが伝送されることと、
    タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることと、を含むことを特徴とする、
    タッチ検知装置の駆動方法。
  12. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、前記第一導電層の上に設置され、且つこれら前記ブロックに接続される複数の第一導電ブリッジと、前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、前記受信電極線の上に設置され、但しこれら前記第一導電ブリッジには接続されない複数の導電メッシュと、これら前記導電メッシュに接続される複数の導電キーと、を少なくとも備え、これら前記ブロックは、これら前記受信電極線の間に設置されると共にこれら前記受信電極線により隔てられているタッチ検知装置の駆動方法であって、
    表示モードでは、これら前記受信電極線及びこれら前記ブロックが共通電圧に電気的に接続されることと、
    表示モードでは、前記ソース線により表示するデータが伝送されることと、
    タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記導電メッシュがタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    ッチ検知装置の駆動方法。
  13. 複数の受信電極線(RX)及び複数のブロックを含み、表示モードでは共通電圧層となる第一導電層と、前記第一導電層とは電気的に絶縁され、ソース線からなり、表示モードでは表示するデータを伝送させ、且つタッチ制御モードでは伝送電極線(TX)となる第二導電層と、前記複数の受信電極線にそれぞれ電気的に接続される複数の第二導電ブリッジと、を少なくとも備え、各前記受信電極線は複数のセグメントを含み、その設置方向は前記ソース線に垂直であるタッチ検知装置の駆動方法であって、
    表示モードでは、これら前記受信電極線及びこれら前記ブロックが共通電圧に電気的に接続されることと、
    表示モードでは、前記ソース線により表示するデータが伝送されることと、
    タッチ制御モードでは、これら前記ブロックの少なくとも1つが浮動になり、これら前記受信電極線の下のソース線が既定電圧、接地或いは浮動に維持され、且つこれら前記受信電極線がタッチ検知信号を受信させることを特徴とする、
    ッチ検知装置の駆動方法。
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