JP6067811B2 - インセル型タッチパネル及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インセル型タッチパネルに関する。
タッチパネル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ことにより、タッチ位置の検知を行う。また、より薄いタッチパネルを製造するため、インセル型技術を用いてキャパシタを表示装置内に製造し、1層或いは多層の層を省略させる。
しかしながら、前述した従来のインセル型タッチパネルは相当な寄生容量(parasitic capacitance)を有するため、負荷が大きくなり、タッチパネルの感度に影響を及ぼした。
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インセル型タッチパネルの駆動方法の提案に到った。
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、上記課題解決のため、本発明は、インセル型タッチパネルの駆動方法を提供することを目的とし、寄生容量値を低減させ、或いは電力の消耗を低減させる。
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明に係るインセル型タッチパネルの共通電圧層は複数の共通電圧電極に分割され、タッチ検知モードで検知点になる。一実施形態において、タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の隣接する共通電圧電極、現在共通電圧電極の下方のソース線或いは/且つ現在共通電圧電極の下方のゲート線はハイインピーダンスとして設置され、現在共通電圧電極は等価容量を有せず、これにより検知点の負荷が低減される。他の実施形態において、タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の下方のゲート線はハイインピーダンスとして設置される。現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極或いは/且つ現在共通電圧電極の下方のソース線に印加され、等価容量が現在共通電圧電極に影響を及ぼさず、これにより検知点の負荷が低減される。
本発明の一実施形態に係る自己容量インセル型タッチパネルを示す透視図である。 図1に示す共通電圧層である。 図1に示す共通電圧電極、ソース線及びゲート線の等価容量を示す回路図である。 本発明の第1実施形態による共通電圧電極、ソース線及びゲート線の等価容量を示す回路図である。 本発明の第2実施形態による共通電圧電極、ソース線及びゲート線の等価容量を示す回路図である。 本発明の第3実施形態の現在共通電圧電極及びその下にあるソース線の電圧波形を示す。 本発明の第4実施形態の現在共通電圧電極及びその下にあるソース線の電圧波形を示す。 本発明の第5実施形態の現在共通電圧電極及びその下にあるソース線の電圧波形を示す。 本発明の第6実施形態の現在共通電圧電極及びその下にあるソース線の電圧波形を示す。 図1に示す共通電圧電極、ソース線及びゲート線の等価容量を示す回路図である。 本発明の第7実施形態の共通電圧電極、ソース線及びゲート線の等価容量を示す回路図である。 本発明の共通電圧電極及びその下にあるソース線及びゲート線の電圧波形を示す。 本発明の共通電圧電極及びその下にあるソース線及びゲート線の電圧波形を示す。 本発明の共通電圧電極及びその下にあるソース線及びゲート線の電圧波形を示す。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図1は本発明の一実施形態に係る自己容量(self−capacitance)インセル型タッチパネル100を示す透視図である。自己容量インセル型タッチパネル(以下略称タッチパネル)100は主に、ゲート(G)線11と、ソース(S)線13と、共通電圧(VCOM)層15とを備え、上から下に互いに隔離される。分かりやすく図示するために、タッチパネル100のいくつかの部材は図中に図示しない。例えば、液晶層が共通電圧層15の上に設けられる。
ゲート線11は横方向或いは列方向に設置され、ソース線13は縦方向或いは行方向に設置される。図2に示すように、共通電圧層15は複数の共通電圧電極151に分割され、タッチ検知モードで検知点となる(或いは受信(RX)電極)。且つ、表示モードでは共通電圧に接続される(例えば直流電圧)。
また、小型化されたタッチパネル100については、共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11が互いに非常に接近するため、タッチパネル100が寄生容量を有する。
図3は共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11の等価容量を示す回路図である。VCOM1、VCOM2、及びVCOM3は隣接する3つの共通電圧電極151を表す。CC1及びCC2は共通電圧電極151の間の等価容量を表す。CS1、CS2及びCS3は共通電圧電極151(即ち、VCOM1、VCOM2及びVCOM3)と下方に位置されるソース線13との間の等価容量を表す。CG1、CG2及びCG3は共通電圧電極151(即ち、VCOM1、VCOM2及びVCOM3)と下方に位置されるゲート線11との間の等価容量を表す。
各検知点(或いは共通電圧電極151)が有する総容量値は(CCX+CSX+CGX)(Xは1、2或いは3)であり、発生する負荷がタッチパネル100の感度に影響を及ぼす。寄生容量値を低減させるために、以下の実施形態を提供する。
図4は本発明の第1実施形態による共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11の等価容量を示す回路図である。
本実施態様では、VCOM1、VCOM2及びVCOM3が順にタッチ制御を検知させる。現在共通電圧電極151(例えばVCOM2)がタッチ制御の検知を行うと、ハイインピーダンスユニット21(図2参照)は隣接する共通電圧電極151(例えばVCOM1及びVCOM2)をハイインピーダンスとして設置させるか(Hi−Z)浮動接続させる。また、現在共通電圧電極151の下方のソース線13(例えば、S2)及び現在共通電圧電極151の下方のゲート線11(例えば、G2)もハイインピーダンスとして設置させるか浮動接続させる。これにより、現在共通電圧電極151(或いは検知点)は等価容量CC1、CC2、CS2及びCG2を有しない。
図5は本発明の第2実施形態による共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11の等価容量を示す回路図である。
本実施態様では、VCOM1、VCOM2及びVCOM3が順にタッチ制御の検知を行う。現在共通電圧電極151(例えばVCOM2)がタッチ制御の検知を行うと、共通電圧ユニット22(図2参照)は現在共通電圧電極151の電圧波形を隣接する共通電圧電極151(例えばVCOM1及びVCOM3)に印加させる。これにより、隣接する共通電圧電極151及び現在共通電圧電極151が同時に操作される(或いは連動される)。このほか、現在共通電圧電極151の電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13(例えば、S2)に印加される。これにより、現在共通電圧電極151及びその下方のソース線13も同時に操作される。
等価容量(例えばCC1、CC2或いはCS2)の二端は同じ電圧波形を有するか同時に操作され、これにより等価容量が現在共通電圧電極151(或いは検知点)に影響を及ぼさなくなる。また、現在共通電圧電極151の下方のゲート線11(例えば、G2)はハイインピーダンスとして設置されるか浮動接続される。これにより、現在共通電圧電極151(或いは検知点)は等価容量CG2を有せず、検知点の負荷が大幅に低減される。
図6は本発明の第3実施形態の現在共通電圧電極151及びその下にあるソース線13の電圧波形を示す。
本実施態様では、検知周期の転換段階及び予備充電段階で、現在共通電圧電極151の電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13に印加される。
実務上、ソース線13の等価容量は転換段階でのみ検知結果に対して影響を及ぼし、予備充電段階では検知結果に対して影響を及ぼさない。このため、図7に示す本発明の第4実施形態によると、検知周期の転換段階においてのみ、現在共通電圧電極151の電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13に印加される。
図8は本発明の第5実施形態の現在共通電圧電極151及びその下にあるソース線13の電圧波形を示す。
本実施態様では、検知周期の転換段階及び予備充電段階では、現在共通電圧電極151の電圧波形が安定している場合のみ、現在共通電圧電極151の電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13に印加される。電圧波形が過渡期(高レベルから低レベルに転換される、或いは低レベルから高レベルに転換される)にある場合、現在共通電圧電極151の下方のソース線13(例えば、S2)はハイインピーダンスとして設置されるか浮動接続され、これにより電力の消耗が低減される。ちなみに、電圧波形の過渡期では、ソース線13の電圧は等価容量(例えばCS2)により増加されるか低減される。
前述のように、ソース線13の等価容量が転換段階でのみ検知結果に対して影響を及ぼすため、図9に示す本発明の第6実施形態では、検知周期の転換段階で電圧波形が安定している場合のみ、現在共通電圧電極151の電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13に印加される。電圧波形の過渡期或いは電圧波形が安定していない場合、現在共通電圧電極151の下方のソース線13(例えば、S2)はハイインピーダンスとして設置されるか浮動接続され、これにより電力の消耗が低減される。第5実施形態に類似し(図8参照)、ソース線13の電圧は等価容量(例えばCS2)により増加される。
図10は共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11の等価容量を示す回路図である。VCOM1、VCOM2及びVCOM3は隣接する3つの共通電圧電極151を表す。CC1及びCC2は共通電圧電極151の間の等価容量を表す。CS1、CS2及びCS3は共通電圧電極151(即ち、VCOM1、VCOM2及びVCOM3)と下方に位置されるソース線13との間の等価容量を表す。CG1、CG2及びCG3は共通電圧電極151(即ち、VCOM1、VCOM2及びVCOM3)と下方に位置されるゲート線11との間の等価容量を表す。CP1、CP2及びCP3は共通電圧電極151(即ち、VCOM1、VCOM2及びVCOM3)がソース線13及びゲート線11以外の影響を受けた場合の相関する等価容量を表す。
各検知点(或いは共通電圧電極151)が有する総容量値は(CCX+CSX+CGX+CPX)(Xは1、2或いは3)であり、発生する負荷はタッチパネル100の感度に影響を及ぼす。寄生容量値を低減させるため、以下の実施形態を提供する。
図11は本発明の第7実施形態の共通電圧電極151、ソース線13及びゲート線11の等価容量を示す回路図である。
本実施態様では、VCOM1、VCOM2及びVCOM3が順にタッチ制御の検知を行う。現在共通電圧電極151(例えばVCOM2)がタッチ制御の検知を行うと、電圧波形VBは第一振幅Bを有する。共通電圧ユニット22(図2参照)は第二振幅Aを有する同じ電圧波形を隣接する共通電圧電極151(例えばVCOM1及びVCOM3)に印加させる。第二振幅Aを有する同じ電圧波形が現在共通電圧電極151の下方のソース線13(例えば、S2)及びゲート線11(例えば、G2)にさらに印加される。
C1は等価容量CC1の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表し、QC2は等価容量CC2の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表し、QS2は等価容量CS2の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表し、QG2は等価容量CG2の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表し、QP2は等価容量CP2の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表し、且つQは総容量値(CCX+CSX+CGX+CPX)の共通電圧電極151に対して作用する電荷を表す。
C1=(VB−VA)*CC1
C2=(VB−VA)*CC2
S2=(VB−VA)*CS2
G2=(VB−VA)*CG2
P2=VB*CP2
total=QC1+QC2+QS2+QG2+QP2
また、第二振幅Aは第一振幅Bより大きく(即ち、VA>VB)、電荷QC1、電荷QC2、電荷QS2及びQG2は電荷QP2とは反対になり、これにより電荷QP2の影響を補償させる。
本実施形態は多チャンネルの同時検知にさらに適用される。このさい、等価容量CP2(即ち、共通電圧電極151がソース線13及びゲート線11以外の影響を受ける相関する等価容量)がタッチ制御の感度に対して大きな影響を有する。
図12Aから図12Cは本発明の共通電圧電極151及びその下にあるソース線13(例えば、S2)及びゲート線11(例えば、G2)の電圧波形を示す。
図12Aに示すように、転換段階では、下方のソース線13(例えば、S2)、ゲート線11(例えば、G2)及び隣接する共通電圧電極151(例えばVCOM1及びVCOM3)に印加される電圧波形は固定の振幅(即ち、第二振幅VA)を有する。
また、図12Bに示すように、転換段階及び予備充電段階では、第二振幅VAが達成される前に、印加される電圧波形はオーバードライブ(overdrive)を発生させる。反対に、図12Cによると、転換段階及び予備充電段階では、第二振幅VAが達成される前に、印加される電圧波形はアンダードライブ(underdrive)を発生させる。
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とする。本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
100 自己容量インセル型タッチパネル
11 ゲート線
13 ソース線
15 共通電圧層
151 共通電圧電極
21 ハイインピーダンスユニット
22 共通電圧ユニット
G ゲート
S ソース
VCOM 共通電圧
VCOM1 共通電圧電極
VCOM2 共通電圧電極
VCOM3 共通電圧電極
S1 ソース
S2 ソース
S3 ソース
G1 ゲート
G2 ゲート
G3 ゲート
CC1 等価容量
CC2 等価容量
CS1 等価容量
CS2 等価容量
CS3 等価容量
CG1 等価容量
CG2 等価容量
CG3 等価容量
CP1 等価容量
CP2 等価容量
CP3 等価容量
Hi−Z ハイインピーダンス
VB 第一振幅
VA 第二振幅

Claims (8)

  1. 共通電圧層が複数の共通電圧電極に分割されて、タッチ検知モードで検知点となる、タッチパネルを提供する工程と、
    タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の下方のゲート線がハイインピーダンスとして設置される工程と、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極或いは/且つ前記現在共通電圧電極の下方のソース線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を与えず、前記検知点の負荷が低減される工程と、を含み、
    前記現在共通電圧電極の電圧波形は検知周期の転換段階及び予備充電段階に印加され、且つ電圧波形が安定していることを特徴とする、
    インセル型タッチパネルの駆動方法。
  2. 共通電圧層が複数の共通電圧電極に分割されて、タッチ検知モードで検知点となる、タッチパネルを提供する工程と、
    タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の下方のゲート線がハイインピーダンスとして設置される工程と、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極或いは/且つ前記現在共通電圧電極の下方のソース線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を与えず、前記検知点の負荷が低減される工程と、を含み、
    前記現在共通電圧電極の電圧波形は検知周期の転換段階にのみ印加されることを特徴とする
    ンセル型タッチパネルの駆動方法。
  3. 電圧波形が低レベルから高レベルに転換される過渡期では、前記現在共通電圧電極の下方のソース線がハイインピーダンスとして設置されることを特徴とする、請求項またはに記載のインセル型タッチパネルの駆動方法。
  4. 共通電圧層が複数の共通電圧電極に分割されて、タッチ検知モードで検知点となる、タッチパネルを提供する工程と、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極、前記現在共通電圧電極の下方のソース線及びゲート線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を及ぼさず、このため前記検知点の負荷が低減される工程と、を含み、
    前記電圧波形が印加される振幅は前記現在共通電圧電極の電圧波形の振幅より大きく、
    転換段階及び予備充電段階では、所定の振幅が達成される前に、印加される電圧波形はオーバードライブ(overdrive)を発生させ、或いは転換段階及び予備充電段階では、所定の振幅が達成される前に、印加される電圧波形はアンダードライブ(underdrive)を発生させることを特徴とする、
    インセル型タッチパネルの駆動方法。
  5. 横方向に設置される複数のゲート線と、
    縦方向に設置される複数のソース線と、
    複数の共通電圧電極に分割され、タッチ検知モードで検知点となり、表示モードでは共通電圧に接続される共通電圧層と、を備え、
    タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の下方のゲート線はハイインピーダンスとして設置され、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極或いは/且つ前記現在共通電圧電極の下方のソース線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を与えず、このため前記検知点の負荷が低減され
    前記現在共通電圧電極の電圧波形は検知周期の転換段階及び予備充電段階に印加され、且つ電圧波形が安定していることを特徴とする、
    インセル型タッチパネル。
  6. 横方向に設置される複数のゲート線と、
    縦方向に設置される複数のソース線と、
    複数の共通電圧電極に分割され、タッチ検知モードで検知点となり、表示モードでは共通電圧に接続される共通電圧層と、を備え、
    タッチ検知モードでは、現在共通電圧電極の下方のゲート線はハイインピーダンスとして設置され、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極或いは/且つ前記現在共通電圧電極の下方のソース線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を与えず、このため前記検知点の負荷が低減され、
    前記現在共通電圧電極の電圧波形は検知周期の転換段階にのみ印加されることを特徴とする
    ンセル型タッチパネル。
  7. 電圧波形が低レベルから高レベルに転換される過渡期では、前記現在共通電圧電極の下方のソース線がハイインピーダンスとして設置されることを特徴とする、請求項またはに記載のインセル型タッチパネル。
  8. 横方向に設置される複数のゲート線と、
    縦方向に設置される複数のソース線と、
    複数の共通電圧電極に分割され、タッチ検知モードで検知点となり、表示モードでは共通電圧に接続される共通電圧層と、を備え、
    現在共通電圧電極の電圧波形が隣接する共通電圧電極、前記現在共通電圧電極の下方のソース線及びゲート線に印加され、等価容量が前記現在共通電圧電極に影響を及ぼさず、このため前記検知点の負荷が低減され、前記印加される電圧波形の振幅は前記現在共通電圧電極の電圧波形の振幅より大きく、
    転換段階及び予備充電段階では、所定の振幅が達成される前に、印加される電圧波形はオーバードライブ(overdrive)を発生させ、或いは転換段階及び予備充電段階では、所定の振幅が達成される前に、印加される電圧波形がアンダードライブ(underdrive)を発生させることを特徴とする、
    インセル型タッチパネル。
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