JP6212448B2 - タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、及びタッチ検出方法 - Google Patents

タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、及びタッチ検出方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、及びタッチ検出方法に関する。
表示装置を備える電子機器の入力デバイスなどとして利用されるタッチ検出装置は、例えば、駆動信号が順次供給される複数の駆動電極と、この駆動電極との間に容量を形成する検出電極とを備え、検出電極から得られる信号に基づき検出面に接触或いは近接する物体を検出する。
この種のタッチ検出装置においては、駆動電極の数を増加させることで1つの駆動電極に対応する検出面の領域が小さくなるために、検出精度(検出解像度)を高めることが可能である。しかしながら、駆動電極の数を増加させると、全ての駆動電極に駆動信号を順次供給して検出面を一通りセンシングし終えるまでの時間が増大してしまう。
特開2011−28721号公報 特開2008−117371号公報 特開平7−084712号公報 特開2008−153025号公報
本発明の一態様における目的は、検出精度を保ちつつ検出に要する時間を短縮することが可能なタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、及びタッチ検出方法を提供することである。
一実施形態に係るタッチ検出装置は、複数の第1センサと、複数の第2センサと、ドライバと、検出回路とを備える。上記ドライバは、上記第1センサ及び上記第2センサに駆動信号を供給する。上記検出回路は、上記第1センサ及び上記第2センサから検出信号を読み出し、この検出信号に基づいて検出領域に接触或いは近接する物体を検出する。さらに、上記ドライバは、第1期間において上記複数の第1センサに同時に上記駆動信号を供給し、上記第1期間において上記検出回路により上記物体が検出されなかった場合、上記第1期間に続く第2期間において上記複数の第2センサに同時に上記駆動信号を供給し、上記第1期間において上記検出回路により上記物体が検出された場合、上記第2期間において、上記複数の第1センサから1つの上記第1センサを選択し、残りの上記第1センサ及び上記複数の第2センサに上記駆動信号を供給せずに当該選択した上記第1センサに上記駆動信号を供給する動作を上記第1センサの各々について時分割で実行し、上記第2期間に続く第3期間において上記複数の第2センサに同時に上記駆動信号を供給する
一実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置は、表示パネルと、検出電極と、検出回路と、ドライバとを備える。上記表示パネルは、表示素子と、表示領域に配置された複数の画素電極と、上記複数の画素電極と対向する複数の第1駆動電極及び複数の第2駆動電極とを備える。上記検出電極は、上記第1駆動電極及び上記第2駆動電極と対向する。上記検出回路は、上記検出電極から検出信号を読み出し、この検出信号に基づいて上記表示領域に接触或いは近接する物体を検出する。上記ドライバは、画像表示に際して上記第1駆動電極及び上記第2駆動電極を表示用の共通電位に設定し、上記物体の検出に際して上記第1駆動電極及び上記第2駆動電極に検出用の駆動信号を供給する。さらに、上記ドライバは、第1期間において上記複数の第1駆動電極に同時に上記駆動信号を供給し、上記第1期間において上記検出回路により上記物体が検出されなかった場合、上記第1期間に続く第2期間において上記複数の第2駆動電極に同時に上記駆動信号を供給し、上記第1期間において上記検出回路により上記物体が検出された場合、上記第2期間において、上記複数の第1駆動電極から1つの上記第1駆動電極を選択し、残りの上記第1駆動電極及び上記複数の第2駆動電極に上記駆動信号を供給せずに当該選択した上記第1駆動電極に上記駆動信号を供給する動作を上記第1駆動電極の各々について時分割で実行し、上記第2期間に続く第3期間において上記複数の第2駆動電極に同時に上記駆動信号を供給する
一実施形態に係るタッチ検出方法は、複数の第1センサ及び複数の第2センサに駆動信号を供給するとともに、上記第1センサ及び上記第2センサから得られる検出信号に基づき検出領域に接触或いは近接する物体を検出するタッチ検出方法であって、第1期間において上記複数の第1センサに同時に上記駆動信号を供給することと、上記第1期間において上記物体が検出されなかった場合、上記第1期間に続く第2期間において上記複数の第2センサに同時に上記駆動信号を供給することと、上記第1期間において上記物体が検出された場合、上記第2期間において、上記複数の第1センサから1つの上記第1センサを選択し、残りの上記第1センサ及び上記複数の第2センサに上記駆動信号を供給せずに当該選択した上記第1センサに上記駆動信号を供給する動作を上記第1センサの各々について時分割で実行し、上記第2期間に続く第3期間において上記複数の第2センサに同時に上記駆動信号を供給することと、を含む。
図1は、第1実施形態に係るタッチ検出装置の一構成例を概略的に示す図である。 図2は、上記タッチ検出装置によるセンシングの原理を説明するための図である。 図3は、上記タッチ検出装置の検出領域に接触或いは近接する物体が無い場合のセンシング動作の一例を示す図である。 図4は、上記検出領域に接触或いは近接する物体が有る場合のセンシング動作の一例を示す図である。 図5は、図4のセンシング動作において駆動電極に供給される駆動信号を示すタイムチャートである。 図6は、第1実施形態の作用の一例を説明するための図である。 図7は、上記タッチ検出装置が備えるセンサドライバに適用可能な回路構成の一例を示す図である。 図8は、上記センサドライバの動作を説明するためのタイムチャートである。 図9は、第2実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を概略的に示す図である。 図10は、上記タッチ検出機能付き表示装置が備える液晶表示パネルの一構成例を模式的に示す断面図である。 図11は、上記タッチ検出機能付き表示装置の表示及びセンシングに係る動作サイクルの一例を示す図である。 図12は、第2実施形態に係るセンサドライバに適用可能な回路構成の一例を示す図である。 図13は、上記タッチ検出機能付き表示装置のセンサドライバ及び表示ICの動作の一例を示すタイムチャートである。 図14は、図13の動作において各駆動電極に供給される駆動信号を示すタイムチャートである。
いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1実施形態)
第1実施形態においては、静電容量型のタッチ検出装置及びこのタッチ検出装置によるタッチ検出方法を開示する。このタッチ検出装置は、例えば、表示装置の入力デバイスとして使用することができる。
図1は、タッチ検出装置の一構成例を概略的に示す図である。図示したタッチ検出装置TDは、センサ基板1と、n(nは正の整数)個の駆動電極TX(TX1〜TXn)と、絶縁層2と、m(mは正の整数)個の検出電極RX(RX1〜RXm)と、を備えている。
センサ基板1は、例えば、ガラスや透明な樹脂材料により形成された絶縁基板である。図1の例において、センサ基板1は、第1方向X及びこの第1方向Xと垂直に交わる第2方向Yに沿って延びる辺部を有する矩形状である。センサ基板1は、検出領域SAを含む主面1aを有している。なお、第1方向X及び第2方向Yは、鋭角(或いは鈍角)を以って交わっていても良い。
駆動電極TX1〜TXnは、センサ基板1の主面1aに設けられている。図1の例において、駆動電極TX1〜TXnは、検出領域SAにおいて第1方向Xに沿って帯状に延びるとともに、第2方向Yに沿って並んでいる。
絶縁層2は、例えば透明な樹脂材料によって形成され、駆動電極TX1〜TXnと、主面1aの一部とを覆っている。
検出電極RX1〜RXmは、絶縁層2の上に設けられ、この絶縁層2を介して各駆動電極TX1〜TXnと対向している。図1の例において、検出電極RX1〜RXmは、検出領域SAにおいて第2方向Yに沿って帯状に延びるとともに、第1方向Xに沿って並んでいる。
駆動電極TX1〜TXn及び検出電極RX1〜RXmは、例えばインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)やインジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:IZO)などの透明な導電材料で形成されている。このような透明な導電材料で駆動電極TX1〜TXn及び検出電極RX1〜RXmを形成することにより、タッチ検出装置TDを表示装置の画面などに配置する場合であっても、画面に表示される画像の視認性を保つことができる。
なお、1つの駆動電極TXと1つの検出電極RXは、センシングの基本単位であるセンサSEを構成する。
タッチ検出装置TDは、さらに、リード線LA(LA1〜LAn)を介してそれぞれ駆動電極TX1〜TXnに接続されたセンサドライバ3と、リード線LB(LB1〜LBm)を介してそれぞれ検出電極RX1〜RXmに接続された検出回路4と、を備えている。
センサドライバ3は、リード線LA1〜LAnを介して駆動電極TX1〜TXnに駆動信号Stxを供給する。検出回路4は、センサドライバ3による駆動信号Stxの供給に同期して、検出電極RX1〜RXmからリード線LB1〜LBmを介して検出信号Srxを読み出す。センサドライバ3及び検出回路4は、センサ基板1に設けられていても良い。また、センサドライバ3及び検出回路4は、センサ基板1と別途に設けられ、センサ基板1に設けられたパッドやこのパッドに接続されたフレキシブル配線基板などを介して駆動電極TX1〜TXn及び検出電極RX1〜RXmに接続されていても良い。この場合において、図1に示すリード線LA1〜LAn,LB1〜LBmは、上記パッド、このパッドと駆動電極TX1〜TXn及び検出電極RX1〜RXmとを接続する配線、及び上記フレキシブル配線基板などにより構成される。
図2は、タッチ検出装置TDによるセンシングの原理を説明するための図である。駆動電極TXと、検出電極RXとの間には、容量Ccが存在する。駆動電極TXに駆動信号Stxが供給されると、容量Ccを介して検出電極RXに電流が流れるため、検出電極RXから検出信号Srxが得られる。駆動信号Stxは例えば矩形パルスであり、検出信号Srxは駆動信号Stxに対応した電圧の矩形パルスである。
タッチ検出装置TDにユーザの指などの導体である物体Oが近づくと、物体Oに近接する検出電極RXと物体Oとの間に容量Cxが生じる。駆動電極TXに駆動信号Stxが供給されたとき、物体Oに近接する検出電極RXから得られる検出信号Srxの波形は、容量Cxの影響を受けて変化する。すなわち、検出電極RX1〜RXmから得られる検出信号Srxに基づけば、図1に示した検出回路4は、検出領域SAに接触或いは近接する物体Oを検出することができる。また、駆動電極TX1〜TXnに駆動信号Stxを時分割で順次供給した際に各時相にて検出電極RX1〜RXmから得られる検出信号Srxに基づけば、物体Oの検出領域SAにおける2次元の位置情報を検出することができる。
続いて、タッチ検出装置TDの動作の一例について説明する。
センサドライバ3は、n個の駆動電極TXを、少なくとも2以上の駆動電極TXを含む複数のブロックBLに分け、これらのブロックBLごとに駆動信号Stxを供給するセンシング動作を繰り返し実行する。また、センサドライバ3は、いずれかのブロックBLへの駆動信号Stxの供給に対して検出回路4が物体を検出した場合、その直後に、当該ブロックBLを構成する各駆動電極TXに駆動信号Stxを個別に供給する。
このようなセンシング動作の具体例につき、図3及び図4を用いて説明する。ここでは、タッチ検出装置TDが12個(n=12)の駆動電極TX1〜TX12を備え、駆動電極TX1〜TX4がブロックBL1を構成し、駆動電極TX5〜TX8がブロックBL2を構成し、駆動電極TX9〜TX12がブロックBL3を構成する場合を想定する。なお、駆動電極TXの数、ブロックBLの数、及び、1つのブロックBLに含まれる駆動電極TXの数は、ここで説明する例に限られない。また、各ブロックBLに含まれる駆動電極TXの数は、必ずしも同一である必要はなく、例えば上から数えて奇数番目のブロックBLは偶数番目のブロックBLよりも駆動電極TXの数が1つ多いなど、ブロックBLに応じて異なる数の駆動電極TXを備える構成を採用することもできる。
図3は、検出領域SAに接触或いは近接する物体が無い場合のセンシング動作の一例を示す図である。このセンシング動作は、期間T1、期間T2、期間T3においてそれぞれ実行される動作を含む。期間T1〜T3は、例えば同じ長さの期間である。
期間T1において、センサドライバ3は、ブロックBL1を構成する駆動電極TX1〜TX4に対し、同時に駆動信号Stxを供給する。また、検出回路4は、駆動電極TX1〜TX4への駆動信号Stxの供給に同期して検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。
期間T1に続く期間T2において、センサドライバ3は、ブロックBL2を構成する駆動電極TX5〜TX8に対し、同時に駆動信号Stxを供給する。また、検出回路4は、駆動電極TX5〜TX8への駆動信号Stxの供給に同期して検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。
期間T2に続く期間T3において、センサドライバ3は、ブロックBL3を構成する駆動電極TX9〜TX12に対し、同時に駆動信号Stxを供給する。また、検出回路4は、駆動電極TX9〜TX12への駆動信号Stxの供給に同期して検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。
図3の例においては検出領域SAに接触或いは近接する物体が無いため、期間T1〜T3のいずれにおいても検出回路4により物体は検出されない。
このようなセンシング動作の後、タッチ検出装置TDのセンシング動作は次のセンシング動作に移る。次のセンシング動作は、直前のセンシング動作の後に直ちに実行されても良いし、所定の待機期間の後に実行されても良い。
図4は、検出領域SAに接触或いは近接する物体が有る場合のセンシング動作の一例を示す図である。この図の例では、検出領域SAにおいて駆動電極TX6,TX7,TX8に亘る位置に物体Oが接触している場合を想定している。
図4に示すセンシング動作は、期間T1〜T7において実行される動作を含む。期間T1〜T7は、例えば同じ長さの期間である。期間T1においては、図3の例と同じくセンサドライバ3がブロックBL1を構成する駆動電極TX1〜TX4に対し同時に駆動信号Stxを供給するとともに、検出回路4が検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。
また、期間T1に続く期間T2においては、図3の例と同じくセンサドライバ3がブロックBL2を構成する駆動電極TX5〜TX8に対し同時に駆動信号Stxを供給するとともに、検出回路4が検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。このとき、検出回路4は、物体Oに近接する検出電極RXから得られる検出信号Srxに基づき、物体Oを検出することができる。検出回路4は、物体Oの検出をセンサドライバ3に通知する。
センサドライバ3は、物体Oの検出が通知されたことに応じて、ブロックBL2を構成する駆動電極TX5〜TX8に対して、駆動信号Stxを個別に供給する。すなわち、センサドライバ3は、期間T2に続く期間T3において駆動電極TX5に駆動信号Stxを供給し、期間T3に続く期間T4において駆動電極TX6に駆動信号Stxを供給し、期間T4に続く期間T5において駆動電極TX7に駆動信号Stxを供給し、期間T5に続く期間T6において駆動電極TX8に駆動信号Stxを供給する。
検出回路4は、期間T3〜T6において、駆動電極TX5〜TX8への駆動信号Stxの供給に同期して検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出し、物体Oの位置を検出する。
期間T6に続く期間T7において、センサドライバ3は、ブロックBL3を構成する駆動電極TX9〜TX12に対し、同時に駆動信号Stxを供給する。また、検出回路4は、駆動電極TX9〜TX12への駆動信号Stxの供給に同期して検出電極RX1〜RXmから検出信号Srxを読み出す。図4の例においては、駆動電極TX9〜TX12に対応する位置に物体Oが無いため、期間T7では検出回路4により物体は検出されない。
このようなセンシング動作の後、タッチ検出装置TDのセンシング動作は次のセンシング動作に移る。次のセンシング動作は、直前のセンシング動作の後に直ちに実行されても良いし、所定の待機期間の後に実行されても良い。
また、次のセンシング動作においては、直前のセンシング動作において物体が検出されたブロックBLで物体が再度検出される可能性が高いことに鑑み、当該ブロックBLを構成する各駆動電極TXにのみ駆動信号Stxが供給されても良い。この場合において、図4に示したセンシング動作に続くセンシング動作においては、同図の期間T3〜T6に相当する動作が実行され、期間T1,T2,T7に相当する動作は実行されない。
図5は、図4のセンシング動作において駆動電極TX1〜TX12に供給される駆動信号Stxと、検出レベルとを示すタイムチャートである。検出レベルは、例えば検出電極RX1〜RXmから得られる検出信号Srxに基づいて検出回路4が演算する数値であって、駆動信号Stxが供給された駆動電極TXに物体Oに近いほど値が大きくなる。
図5の例において、各期間T1〜T7にて供給される駆動信号Stxは、いずれも同一形状の複数の矩形パルスによって構成されている。期間T1において駆動電極TX1〜TX4に同時に供給される駆動信号Stxは、供給開始のタイミング及び供給停止のタイミングが一致している。期間T2において駆動電極TX5〜TX8に同時に供給される駆動信号Stx、及び、期間T7において駆動電極TX9〜TX12に同時に供給される駆動信号Stxについても同様に、供給開始のタイミング及び供給停止のタイミングが一致している。
期間T2においては、物体Oが検出されるために、ある大きさの検出レベルL1が得られる。しかしながら、期間T2においては駆動電極TX5〜TX8が同時に駆動されているために、物体Oの検出領域SAにおける正確な位置を検出することができない。
物体Oは検出領域SAにおいて駆動電極TX6〜TX8に対応する位置に在るため、駆動電極TX6〜TX8に個別に駆動信号Stxが供給される期間T4〜T6においては、それぞれ検出レベルL2,L3,L4が得られる。これらの検出レベルL2〜L4は、物体Oと駆動電極TX6〜TX8との距離や物体Oと駆動電極TX6〜TX8とが対向する面積等に応じて異なる値を示す。検出回路4は、このような検出レベルL2〜L4の差に基づき、駆動電極TXが並ぶ方向、すなわち第2方向Yにおける物体Oの正確な位置を検出(演算)することができる。なお、物体Oの第1方向Xにおける位置は、期間T4〜T6において検出電極RX1〜RXmから得られる各検出信号Srxに基づいて検出(演算)することができる。
図4及び図5においては、物体が検出領域SAの1カ所にのみ接触している場合を想定したが、複数の物体が検出領域SAに同時に接触或いは近接することもあり得る。さらに、これらの物体が異なるブロックBLに対応する領域に位置することもあり得る。このような場合には、例えば、物体が検出された各ブロックBLのセンシングの直後において、これらブロックBLの駆動電極TXによる個別のセンシングがそれぞれ実施される。
以上説明した本実施形態において、センサドライバ3は、第1期間(期間T2)において複数の第1センサ(駆動電極TX5〜TX8を含む複数のセンサSE)に同時に駆動信号Stxを供給し、第1期間において物体が検出されなかった場合、第1期間に続く第2期間(期間T3)において複数の第2センサ(駆動電極TX9〜TX12を含む複数のセンサSE)に同時に駆動信号Stxを供給し、第1期間において物体が検出された場合、第1期間に続く第2期間(期間T3〜T6)において第1センサの各々に駆動信号Stxを順次供給する。さらに、センサドライバ3は、第1期間において物体が検出された場合、第2期間に続く第3期間(期間T7)において、複数の第2センサに同時に駆動信号を供給する。
例えば、図3及び図4の例においてブロックBL2,BL3に着目すると、上記第1センサは駆動電極TX5〜TX8を含む複数のセンサSEに相当し、上記第2センサは駆動電極TX9〜TX12を含む複数のセンサSEに相当し、上記第1期間T1は期間T2に相当する。また、上記第1期間において物体が検出されなかった場合の上記第2期間は期間T3に相当し、上記第1期間において物体が検出された場合の上記第2期間は期間T3〜T6に相当し、上記第3期間は期間T7に相当する。
このようなタッチ検出装置TDによれば、検出精度を保ちつつ、検出領域SAのセンシングに要する時間を短縮することができる。この作用につき、図6を参照して説明する。
図6には、時系列に並ぶ期間Tと、各期間Tにおいて駆動信号Stxが供給される駆動電極TX1〜TX12との関係を、(a)(b)(c)(d)の4つのパターンに分けて示している。
パターン(a)は、本実施形態との比較例である。パターン(a)では、駆動電極TX1〜TX12に対し駆動信号Stxが個別に供給されている。そのため、検出領域SAの全てをセンシングし終えるまでに、駆動電極TX1〜TX12と同数の期間T1〜T12が必要となる。パターン(a)においては、駆動電極TX1〜TX12に対し駆動信号Stxが個別に供給されるため、検出領域SAに接触或いは近接する物体を高い精度で検出することができる。
パターン(b)は、図3を用いて説明した、検出領域SAに接触或いは近接する物体が無い場合のセンシング動作に相当する。このセンシング動作においては、駆動電極TX1〜TX4、駆動電極TX5〜TX8、駆動電極TX9〜TX12の各ブロックBL1〜BL3に対し、それぞれ同時に駆動信号Stxが供給される。したがって、3つの期間T1〜T3の間に検出領域SAの全てをセンシングすることができる。
パターン(c)は、図4を用いて説明した、検出領域SAに接触或いは近接する物体が有る場合のセンシング動作に相当する。このセンシング動作においては、駆動電極TX1〜TX4、駆動電極TX5〜TX8、駆動電極TX9〜TX12の各ブロックBLに対して駆動信号Stxを供給する期間に、物体が検出されたブロックBLの各駆動電極TX(図6においてはブロックBL2の駆動電極TX5〜TX8)を駆動するための期間を加えた期間T1〜T7が必要となる。
パターン(a)とパターン(b)(c)との比較から明らかなように、本実施形態に係るタッチ検出装置TDのタッチ検出方法においては、駆動電極TX1〜TX12に対して駆動信号Stxを順次供給する場合に比べて、検出領域SAの全てをセンシングする1回分のセンシング動作に必要な時間を短縮することができる。さらに、1回分のセンシング動作に必要な時間が短縮されることで、センシング動作が繰り返し実行される周期の短縮が可能となるため、タッチ検出装置TDの検出感度の向上にも寄与する。
また、検出領域SAにおいて物体が接触或いは近接している部分については、その部分に対応するブロックBLの各駆動電極TXを個別に駆動するため、パターン(a)と同様の検出精度を得ることができる。
なお、センシング動作に必要な時間の短縮及び検出感度の向上に関する効果は、いずれかのブロックBLによるセンシングで物体が検出された直後に当該ブロックBLの各駆動電極TXによる個別のセンシングを行うことによって、一層高めることができる。
すなわち、図6のパターン(d)のセンシング動作のように、各ブロックBL単位でのセンシングを一通り終えた後に、物体が検出されたブロックBLの各駆動電極TX(図6においてはブロックBL2の駆動電極TX5〜TX8)で個別にセンシングする場合には、当該ブロックBL単位でのセンシングから各駆動電極TXによる個別のセンシングまでに時間差が生じるため、検出感度が悪化する。また、その間に物体が他のブロックBLに対応する領域に移動すれば、正確に位置を検出できない可能性もある。これに対し、パターン(c)に示すセンシング動作においては、上記の時間差が生じないために、良好な検出感度及び検出精度を得ることができる。
続いて、本実施形態に係るタッチ検出方法を実現するセンサドライバ3の一実施例につき、図7及び図8を参照して説明する。
図7は、センサドライバ3に適用可能な回路構成の一例を示す図である。この図においては、図3及び図4の例と同じく、タッチ検出装置TDが12個(n=12)の駆動電極TX1〜TX12を備え、駆動電極TX1〜TX4がブロックBL1を構成し、駆動電極TX5〜TX8がブロックBL2を構成し、駆動電極TX9〜TX12がブロックBL3を構成する場合を想定している。
センサドライバ3は、信号供給源としての駆動IC10と、セレクタとしての選択回路20と、コントローラとしての制御回路30と、を備えている。
選択回路20は、スイッチング素子SW1〜SW12を備えている。スイッチング素子SW1〜SW12は、リード線LA1〜LA12を介して駆動電極TX1〜TX12にそれぞれ接続されるとともに、信号線SL1を介して駆動IC10に接続されている。スイッチング素子SW1〜SW12は、それぞれ、信号線SL1と駆動電極TX1〜TX12とを導通させる第1状態(オン)と、信号線SL1と駆動電極TX1〜TX12とを導通させない第2状態(オフ)との間で切り替わる。
制御回路30は、スキャナ部31と、転送制御部32と、を備えている。スキャナ部31は、スイッチング制御素子SC1〜SC12を備えている。スイッチング制御素子SC1〜SC12は、スイッチング素子SW1〜SW12にそれぞれ接続されるとともに、信号線SL2,SL3を介して駆動IC10に接続されている。
スイッチング制御素子SC1〜SC11は、それぞれ、次段のスイッチング制御素子SCにも接続されている。“次段のスイッチング制御素子SC”は、スイッチング制御素子SCi(i=1〜11)に対するスイッチング制御素子SCi+1を意味する。
また、スイッチング制御素子SC1〜SC12のうち、最上段のスイッチング制御素子SCであるスイッチング制御素子SC1は、信号線SL4を介して駆動IC10に接続されている。
転送制御部32は、ブロックBL1,BL2,BL3ごとに設けられた転送制御素子TC1,TC2,TC3を備えている。転送制御素子TC1は、スイッチング制御素子SC4とスイッチング素子SW4、及び、スイッチング制御素子SC4と次段のスイッチング制御素子SC5との間に介在し、これらスイッチング制御素子SC4,SC5及びスイッチング素子SW4に接続されている。また、転送制御素子TC1は、ブロックBL1の最上段のスイッチング制御素子SCであるスイッチング制御素子SC1に接続されるとともに、信号線SL5を介して検出回路4に接続されている。信号線SL5は、駆動IC10にも接続されている。
転送制御素子TC2は、スイッチング制御素子SC8とスイッチング素子SW8、及び、スイッチング制御素子SC8と次段のスイッチング制御素子SC9との間に介在し、これらスイッチング制御素子SC8,SC9及びスイッチング素子SW8に接続されている。また、転送制御素子TC2は、ブロックBL2の最上段のスイッチング制御素子SCであるスイッチング制御素子SC5に接続されるとともに、信号線SL5に接続されている。
転送制御素子TC3は、スイッチング制御素子SC12とスイッチング素子SW12との間に介在し、これらスイッチング制御素子SC12及びスイッチング素子SW12に接続されている。また、スイッチング制御素子SC12は、ブロックBL3の最上段のスイッチング制御素子SCであるスイッチング制御素子SC9に接続されるとともに、信号線SL5に接続されている。
駆動IC10は、駆動信号Stxを信号線SL1に供給し、転送パルスTPLSを信号線SL4に供給し、転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC1〜SC12の間で転送させるためのクロック(クロックパルス)CK1,CK2をそれぞれ信号線SL2,SL3に供給する。検出回路4は、検出領域SAに接触或いは近接する物体を検出した際に、検出パルスDPLSを信号線SL5に供給する。
転送制御素子TC1,TC2,TC3は、それぞれ、スイッチング制御素子SC4,SC8,SC12から転送パルスTPLSが入力され、且つ検出パルスDPLSが信号線SL5を介して入力された際に、バック信号BKをそれぞれスイッチング制御素子SC1,SC5,SC9に出力する。このバック信号BKにより、転送パルスTPLSがスイッチング制御素子SC1,SC5,SC9に戻される。
スイッチング制御素子SC1〜SC12は、信号線SL4から供給される転送パルスTPLSをラッチするラッチ回路である。スイッチング制御素子SC1〜SC12は、転送パルスTPLSをラッチしている間、それぞれスイッチング素子SW1〜SW12にオン信号を供給する。スイッチング制御素子SC1〜SC12は、転送パルスTPLSをラッチすると、スイッチング素子SW1〜SW12へのオン信号の供給を1つの期間Tの間に亘って維持する。また、スイッチング制御素子SC1〜SC11は、クロックCK1或いはクロックCK2のいずれか一方が入力された際に、転送パルスTPLSを次段のスイッチング制御素子SCに転送する。
以上のような構成のセンサドライバ3の動作につき、図8のタイミングチャートを参照して説明する。この図に示す期間T1〜T7は、図4及び図5に示した期間T1〜T7に対応している。
期間T1において、駆動IC10は、信号線SL4に転送パルスTPLSを出力するとともに、パルス幅が小さい2つのクロックCK1と2つのクロックCK2とを交互に連続して信号線SL2,SL3に出力する。これにより、転送パルスTPLSがスイッチング制御素子SC1〜SC4を順次転送されて転送制御素子TC1に到達するとともに、スイッチング制御素子SC1〜SC4がそれぞれスイッチング素子SW1〜SW4をオンする。
具体的には、1つ目のクロックCK1が入力されたことに応じて、スイッチング制御素子SC1は、信号線SL4を介して供給される転送パルスTPLSをラッチするとともに、転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC2に供給する。スイッチング制御素子SC2は、1つ目のクロックCK1に続く1つ目のクロックCK2が入力されたことに応じて、スイッチング制御素子SC1から供給される転送パルスTPLSをラッチするとともに、転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC3に供給する。スイッチング制御素子SC3は、1つ目のクロックCK2に続く2つ目のクロックCK1が入力されたことに応じて、スイッチング制御素子SC2から供給される転送パルスTPLSをラッチするとともに、転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC4に供給する。スイッチング制御素子SC4は、2つ目のクロックCK1に続く2つ目のクロックCK2が入力されたことに応じて、スイッチング制御素子SC3から供給される転送パルスTPLSをラッチするとともに、転送パルスTPLSを転送制御素子TC1に供給する。転送制御素子TC1は、この転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC5に供給するが、期間T1においてはクロックCK1,CK2の供給が終了しているために、スイッチング制御素子SC5は転送パルスTPLSをラッチしない。
このように転送パルスTPLSをラッチしたスイッチング制御素子SC1〜SC4は、オン信号をそれぞれスイッチング素子SW1〜SW4に供給し、このオン信号によりスイッチング素子SW1〜SW4がオンされる。
クロックCK1,CK2を出力した後、駆動IC10は、信号線SL1に駆動信号Stxを供給する。この駆動信号Stxは、オンされたスイッチング素子SW1〜SW4を介して駆動電極TX1〜TX4に同時に供給される。このように、パルス幅が小さい2つのクロックCK1及び2つのクロックCK2が極めて短期間で供給されるために、期間T1においてはスイッチング制御素子SC1〜SC4が転送パルスTPLSを同時にラッチし、駆動電極TX1〜TX4が同時に駆動される。
期間T1において検出回路4が物体を検出できなかった場合、期間T2において駆動IC10は、パルス幅が小さい2つのクロックCK1と2つのクロックCK2とを交互に連続して信号線SL2,SL3に出力する。これにより、期間T1において転送制御素子TC1に到達した転送パルスTPLSが、期間T1におけるスイッチング制御素子SC1〜SC4の場合と同様のプロセスにより、スイッチング制御素子SC5〜SC8を順次転送されて転送制御素子TC2に到達するとともに、スイッチング制御素子SC5〜SC8がそれぞれスイッチング素子SW5〜SW8をオンする。なお、期間T1において転送パルスTPLSをラッチしたスイッチング制御素子SC1〜SC4は、期間T2においてクロックCK1,CK2が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除(リフレッシュ)する。
クロックCK1,CK2を出力した後、駆動IC10は、信号線SL1に駆動信号Stxを供給する。この駆動信号Stxは、オンされたスイッチング素子SW5〜SW8を介して駆動電極TX5〜TX8に同時に供給される。
期間T2において検出回路4が物体を検出した場合、検出回路4は、検出パルスDPLSを信号線SL5に出力する。この検出パルスDPLSは、信号線SL5に接続された転送制御素子TC1〜TC3及び駆動IC10に入力される。転送制御素子TC2は、期間T2において転送パルスTPLS及び検出パルスDPLSの双方が入力されたことに応じて、バック信号BKにより転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC5に戻す。
駆動IC10は、検出パルスDPLSが入力されたことに応じ、パルス幅が大きいクロックCK2及びクロックCK1を期間T3〜T6において交互に信号線SL3,SL2に出力する。
期間T2において転送パルスTPLSをラッチしたスイッチング制御素子SC6〜SC8は、期間T3においてクロックCK2が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除する。一方で、期間T3において転送制御素子TC2から転送パルスTPLS(バック信号BK)が供給され且つクロックCK2が入力されたスイッチング制御素子SC5は、転送パルスTPLSのラッチを維持するとともに転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC6に供給し、期間T4においてクロックCK1が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除する。スイッチング制御素子SC6は、期間T4においてクロックCK1が入力されたことに応じてスイッチング制御素子SC5からの転送パルスTPLSをラッチするとともに転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC7に供給し、期間T5においてクロックCK2が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除する。スイッチング制御素子SC7は、期間T5においてクロックCK2が入力されたことに応じてスイッチング制御素子SC6からの転送パルスTPLSをラッチするとともに転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC8に供給し、期間T6においてクロックCK1が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除する。スイッチング制御素子SC8は、期間T6においてクロックCK1が入力されたことに応じてスイッチング制御素子SC7からの転送パルスTPLSをラッチするとともに転送パルスTPLSを転送制御素子TC2に供給する。転送制御素子TC2は、この転送パルスTPLSをスイッチング制御素子SC9に供給する。
このように、期間T3〜T6においては、スイッチング制御素子SC5〜SC8が転送パルスTPLSを順次ラッチする。転送パルスTPLSをラッチしている間、スイッチング制御素子SC5〜SC8は、オン信号をそれぞれスイッチング素子SW5〜SW8に供給する。すなわち、期間T3〜T6においては、スイッチング素子SW5〜SW8が順次オンされる。
駆動IC10は、期間T3〜T6のそれぞれにおいて、信号線SL1に駆動信号Stxを供給する。この駆動信号Stxは、期間T3〜T6において、それぞれスイッチング素子SW5〜SW8を介して駆動電極TX5〜TX8に順次供給される。
このように、駆動電極TX5〜TX8による個別のセンシングが終了した後の期間T7において、駆動IC10は、パルス幅が小さい2つのクロックCK1と2つのクロックCK2とを交互に連続して信号線SL2,SL3に出力する。これにより、期間T6において転送制御素子TC2に到達した転送パルスTPLSが、期間T1におけるスイッチング制御素子SC1〜SC4の場合と同様のプロセスにより、スイッチング制御素子SC9〜SC12を順次転送されて転送制御素子TC3に到達するとともに、スイッチング制御素子SC9〜SC12がそれぞれスイッチング素子SW9〜SW12をオンする。なお、期間T6において転送パルスTPLSをラッチしたスイッチング制御素子SC8は、期間T7においてクロックCK1,CK2が入力されたことに応じて転送パルスTPLSのラッチを解除する。
クロックCK1,CK2を出力した後、駆動IC10は、信号線SL1に駆動信号Stxを供給する。この駆動信号Stxは、オンされたスイッチング素子SW9〜SW12を介して駆動電極TX9〜TX12に同時に供給される。
期間T7において検出回路4により物体が検出されなかった場合、検出領域SAに対する一連のセンシング動作が完了する。
本実施形態のタッチ検出装置TDによるセンシング動作は、上記実施例のような単純な回路構成によって実行できるために、実現が容易である。一例として、図6のパターン(d)に示すセンシング動作との比較により、この効果を説明する。図6のパターン(d)に示すセンシング動作においては、ブロックBL単位でのセンシングを一通り行った後に、物体が検出された位置の近傍の駆動電極TXによる個別のセンシングを行う。このようなセンシング動作においては、例えば、ブロックBL単位でのセンシングにおいて物体が検出されたならば当該物体の大まかな位置を演算し、その位置の座標をメモリに記憶し、ブロックBL単位でのセンシングが一通り終了した後に上記メモリに記憶された座標を読み出し、読み出した座標が示す位置の近傍の駆動電極TXを個別にセンシングする、という手順が必要となる。これに対し、本実施形態のタッチ検出装置TDによるセンシング動作は、ブロックBL単位でのセンシングにおいて検出された物体の位置を演算するプロセッサやこの演算の結果を記憶するメモリを備えない回路構成によって実現することが可能である。
なお、上記実施例に係る回路構成に限らず、センサドライバ3は種々の回路構成によって実現することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に係るタッチ検出装置TDと同様のタッチ検出方法によるセンシングを行う機能を備えたタッチ検出機能付き表示装置を開示する。このようなタッチ検出機能付き表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。
なお、本実施形態においては、タッチ検出機能付き表示装置が備える表示パネルが、液晶層を表示素子として有する液晶表示パネルである場合を例示する。しかしながら、タッチ検出機能付き表示装置が備える表示パネルは液晶表示パネルに限られず、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等を有する自発光型の表示パネル、或いは電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示パネルなど、他種の表示素子を有する表示パネルを適用することができる。
図9は、タッチ検出機能付き表示装置の一構成例を概略的に示す図である。図示したタッチ検出機能付き表示装置DSP(以下、表示装置DSPと呼ぶ)は、画像が表示される表示領域DAを有する液晶表示パネルPNLを備えている。
液晶表示パネルPNLは、表示領域DAに配置されたn個の駆動電極TX(TX1〜TXn)を内部に備えている。図9の例において、駆動電極TX1〜TXnは、表示領域DAにおいて第1方向Xに沿って帯状に延びるとともに、第2方向Yに沿って並んでいる。また、表示装置DSPは、液晶表示パネルPNLの主面PNLaに配置されたm個の検出電極RX(RX1〜RXm)を備えている。図9の例において、検出電極RX1〜RXmは、表示領域DAにおいて第2方向Yに沿って帯状に延びるとともに、第1方向Xに沿って並んでいる。駆動電極TX1〜TXn及び検出電極RX1〜RXmは、例えばITOやIZOなどの透明な導電材料で形成されている。
なお、1つの駆動電極TXと1つの検出電極RXは、センシングの基本単位であるセンサSEを構成する。
表示装置DSPは、さらに、センサドライバ3と、検出回路4と、表示IC5と、ゲートドライバ6と、ソースドライバ7と、を備えている。センサドライバ3は、リード線LA(LA1〜LAn)を介してそれぞれ駆動電極TX1〜TXnに接続されている。検出回路4は、リード線LB(LB1〜LBm)を介してそれぞれ検出電極RX1〜RXmに接続されている。
ゲートドライバ6は、表示領域DAに含まれる多数の副画素(後述する副画素PXR,PXG,PXB)が備えるスイッチング素子に接続されたゲート線Gに対し、選択的にゲート信号を供給する。ソースドライバ7は、上記多数の副画素のスイッチング素子に接続されたソース線Sに対し、選択的にソース信号を供給する。
表示IC5は、センサドライバ3、検出回路4、ゲートドライバ6、及びソースドライバ7を制御することにより、表示領域DAに画像を表示させる機能や表示領域DAに接触或いは近接する物体を検出する機能を実現する。
図10は、液晶表示パネルPNLの一構成例を模式的に示す断面図である。液晶表示パネルPNLは、単位画素(単位画素領域)PXを備えている。単位画素PXは、表示領域DAに表示されるカラー画像を構成する最小単位である。
図10の例においては、赤、緑、青にそれぞれ対応する副画素(副画素領域)PXR,PXG,PXBが第1方向Xに並んだ単位画素PXの構造を示している。このような単位画素PXは、表示領域DAにおいてマトリクス状に多数配置されている。なお、単位画素PXは、例えば白に対応する副画素など、赤、緑、青以外の色の副画素を含んでいても良い。
液晶表示パネルPNLは、第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向して配置された第2基板SUB2と、これら第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持された液晶層LQとを備えている。
第1基板SUB1は、光透過性を有するガラス基板或いは樹脂基板などの第1絶縁基板110を備えている。この第1絶縁基板110は、第2基板SUB2と向い合う第1主面110Aと、第1主面110Aの反対側の第2主面110Bとを有している。
また、第1基板SUB1は、第1絶縁基板110の第1主面110Aを覆う第1絶縁層111と、第1絶縁層111の上に配置された上述の駆動電極TX(TX1〜TXn)と、駆動電極TXを覆う第2絶縁層112と、を備えている。
さらに、第1基板SUB1は、副画素PXR,PXG,PXBにそれぞれ対応する画素電極PER,PEG,PEBと、これら画素電極PER,PEG,PEB及び第2絶縁層112を覆い液晶層LQと接する第1配向膜AL1と、を備えている。駆動電極TXと画素電極PER,PEG,PEBは、第2絶縁層112を介して対向している。図10の例において、画素電極PER,PEG,PEBは、スリットPSLを有している。画素電極PER,PEG,PEBは、例えばITOやIZOなどの透明な導電材料で形成されている。
一方、第2基板SUB2は、光透過性を有するガラス基板或いは樹脂基板などの第2絶縁基板120を備えている。この第2絶縁基板120は、第1基板SUB1と向い合う第1主面120Aと、第1主面120Aの反対側の第2主面120Bとを有している。
また、第2基板SUB2は、第2絶縁基板120の第1主面120Aに設けられたカラーフィルタCFR,CFG,CFB及びブラックマトリクス121を備えている。
カラーフィルタCFRは、例えば赤色に着色された樹脂材料によって形成され、赤色の副画素PXRに配置されている。カラーフィルタCFGは、例えば緑色に着色された樹脂材料によって形成され、緑色の副画素PXGに配置されている。カラーフィルタCFBは、例えば青色に着色された樹脂材料によって形成され、青色の副画素PXBに配置されている。
ブラックマトリクス121は、副画素PXR,PXG,PXBを区画する。カラーフィルタCFR,CFG,CFBの境界は、ブラックマトリクス121上に位置している。
さらに、第2基板SUB2は、カラーフィルタCFR,CFG,CFB及びブラックマトリクス121を覆う第3絶縁層122と、第3絶縁層122を覆い液晶層LQと接する第2配向膜AL2と、を備えている。
第1絶縁基板110の第2主面110Bには、第1偏光板PL1を含む第1光学素子OD1が配置されている。また、第2絶縁基板120の第2主面120Bには、上述の検出電極RX(RX1〜RXm)と、検出電極RXを覆うとともに第2偏光板PL2を含む第2光学素子OD2とが配置されている。
このような構成の表示装置DSPにおいて、駆動電極TX1〜TXnは、表示領域DAに接触或いは近接する物体を検出するための電極として機能するとともに、画素電極PER,PEG,PRBとの間に液晶層LQの液晶分子をスイッチングするための電界を形成する電極としても機能する。なお、物体検出の原理は、図2を用いて説明した通りである。
なお、図10に示す構造は、一例として、液晶分子のスイッチングに基板主面と略平行な横電界を利用するモードの液晶表示パネルPNLに適用可能である。但し、液晶表示パネルPNLのモードは、横電界を利用するモードに限られず、TN(Twisted Nematic)モードやVA(Vertical Aligned)モードのように液晶分子のスイッチングに基板主面の法線方向と平行な縦電界を利用するモードであっても良い。これらのモードにおいて、駆動電極TXは、例えば第2基板SUB2の第2配向膜AL2の直下に配置される。
以上のような構成の表示装置DSPは、表示及びセンシングに係る動作を繰り返し実行する。図11に示すように、これらの動作の1サイクルに相当するサブフレーム期間SF(単位期間)は、表示期間Taと検出期間Tbとを含み、時系列に繰り返される。連続した所定数のサブフレーム期間SFによって1フレームの画像を表示するためのフレーム期間Fが構成される。
表示期間Taにおいては、ゲート信号及びソース信号(映像信号)がアクティブとなり、駆動電極TX1〜TXnにコモン電位Vcomが供給される。すなわち、ゲートドライバ6が各ゲート線Gに対してゲート信号を順次供給するとともに、ソースドライバ7が各ソース線Sに対して選択的にソース信号を供給し、表示領域DAに画像を表示させる。
さらに、表示期間Taにおいては、検出期間Tbにおいて駆動する駆動電極TXを選択するためのTX制御信号がアクティブとなる。すなわち、表示IC5がセンサドライバ3にTX制御信号(転送パルスTPLS、クロックCK1,CK2)を供給し、このTX制御信号に基づいてセンサドライバ3が駆動対象の駆動電極TXを選択する。
一方、検出期間Tbにおいては、ゲートドライバ6及びソースドライバ7がゲート信号及びソース信号の供給を停止するとともに、駆動信号Stxがアクティブになる。すなわち、表示期間Taにおいて選択された駆動電極TXに対して、センサドライバ3から駆動信号Stxが供給される。
センサドライバ3及び表示ICによるセンシングの手順は、第1実施形態におけるセンシングの手順と同様である。すなわち、センサドライバ3及び表示ICは、第1期間において複数の第1駆動電極に同時に駆動信号Stxを供給し、第1期間において物体が検出されなかった場合、第1期間に続く第2期間において複数の第2駆動電極に同時に駆動信号Stxを供給し、第1期間において物体が検出された場合、第1期間に続く第2期間において第1駆動電極の各々に駆動信号Stxを順次供給する。さらに、センサドライバ3は、第1期間において物体が検出された場合、第2期間に続く第3期間において、複数の第2駆動電極に同時に駆動信号を供給する。
例えば、図3及び図4においてブロックBL2,BL3に着目すると、上記第1駆動電極は駆動電極TX5〜TX8に相当し、上記第2駆動電極は駆動電極TX9〜TX12に相当し、上記第1期間T1は期間T2の検出期間Tbに相当する。また、上記第1期間において物体が検出されなかった場合の上記第2期間は期間T3の検出期間Tbに相当し、上記第1期間において物体が検出された場合の上記第2期間は期間T3〜T6の各検出期間Tbに相当し、上記第3期間は期間T7の検出期間Tbに相当する。
ここで、本実施形態に適用可能なセンサドライバ3の一実施例について説明する。
図12は、センサドライバ3に適用可能な回路構成の一例を示す図である。この図においては、図7の例と同じく、表示装置DSPが12個(n=12)の駆動電極TX1〜TX12を備え、駆動電極TX1〜TX4がブロックBL1を構成し、駆動電極TX5〜TX8がブロックBL2を構成し、駆動電極TX9〜TX12がブロックBL3を構成する場合を想定している。
図12に示す回路は、駆動IC10に代えて表示IC5が転送パルスTPLS、クロックCK1,CK2、駆動信号Stxの供給源であり、スイッチング素子SW1〜SW12が表示ICに信号線SL6を介して接続され、セレクタ20がスイッチング素子SW1a〜SW12aをさらに備え、これらスイッチング素子SW1a〜SW12aが信号線SL7を介して表示IC5に接続されている点で、図7に示す回路と相違する。
スイッチング素子SW1a〜SW12aは、それぞれ、スイッチング制御素子SC1〜SC12とスイッチング素子SW1〜SW12との間に設けられている。なお、スイッチング制御素子SC4とスイッチング素子SW4a、スイッチング制御素子SC8とスイッチング素子SW8a、スイッチング制御素子SC12とスイッチング素子SW12aの間には、それぞれ転送制御素子TC1〜TC3が介在している。
表示IC5は、信号線SL6にコモン電位Vcomを供給する。また、表示IC5は、検出期間Tbにおいて、信号線SL7に切替信号Sbを供給する。
信号線SL7を介して切替信号Sbが供給されている間、スイッチング素子SW1a〜SW12aは、それぞれ、スイッチング制御素子SC1〜SC12とスイッチング素子SW1〜SW12とを導通させる第1状態(オン)に切り替わる。一方、切替信号Sbが供給されていない間、スイッチング素子SW1a〜SW12aは、それぞれ、スイッチング制御素子SC1〜SC12とスイッチング素子SW1〜SW12とを導通させない第2状態(オフ)に切り替わる。
スイッチング制御素子SC1〜SC12からのオン信号がスイッチング素子SW1a〜SW12aを介して供給されている間、スイッチング素子SW1〜SW12は、それぞれ、信号線SL1と駆動電極TX1〜TX12とを導通させる第1状態(オン)に切り替わる。一方、オン信号が供給されていない間、スイッチング素子SW1〜SW12は、それぞれ、信号線SL6と駆動電極TX1〜TX12とを導通させる第2状態(オフ)に切り替わる。
以上のような構成のセンサドライバ3及び表示IC5の動作につき、図13及び図14を参照して説明する。これらの図に示す期間T1〜T7は、図8の場合と同じく、図4及び図5に示した期間T1〜T7に対応している。期間T1〜T7は、それぞれ上述のサブフレーム期間SFに相当し、表示期間Taと検出期間Tbとを含んでいる。
図13は、センサドライバ3及び表示IC5の動作の一例を示すタイムチャートである。ブロックBL1,BL2,BL3単位でのセンシングが実施される期間T1,T2,T7の表示期間Taにおいて、表示IC5は、パルス幅が小さい2つのクロックCK1と2つのクロックCK2とを交互に連続して信号線SL2,SL3に出力する。また、駆動電極TX5,TX6,TX7,TX8による個別のセンシングが実施される期間T3,T4,T5,T6において、表示IC5は、パルス幅が大きいクロックCK2,CK1の供給を、これらの期間T3〜T6の表示期間Taにおいて開始する。すなわち、駆動信号Stxの供給対象となる駆動電極TXの選択は、期間T1〜T7のいずれにおいても、表示期間Taにおいて実施される。
表示IC5は、期間T1〜T7の検出期間Tbにおいて、信号線SL7を介してスイッチング素子SW1a〜SW12aに切替信号Sbを供給する。この切替信号Sbにより、スイッチング素子SW1a〜SW12aがオンされる。したがって、スイッチング制御素子SC1〜SC12のうち表示期間Taにおいて選択された(転送パルスTPLSをラッチした)スイッチング制御素子から供給されるオン信号は、検出期間Tbにおいてスイッチング素子SW1〜SW12のうちの対応するものに供給される。スイッチング素子SW1〜SW12のうちオン信号が供給されたスイッチング素子は、信号線SL1と自身に対応する駆動電極TXとを接続する。
一方で、表示期間Taにおいては、表示IC5から切替信号Sbが供給されないために、スイッチング素子SW1a〜SW12aはオフされている。したがって、スイッチング制御素子SC1〜SC12からのオン信号がスイッチング素子SW1〜SW12に到達することはなく、スイッチング素子SW1〜SW12は全て信号線SL6に接続された状態となる。
図14は、図13のセンシング動作において駆動電極TX1〜TX12に供給される駆動信号Stxと、検出レベルとを示すタイムチャートである。図5の例と同じく、期間T1〜T7において供給される駆動信号Stxは、いずれも同一形状の複数の矩形パルスによって構成されている。
表示IC5は、期間T1〜T7の検出期間Tbにおいて、駆動信号Stxを信号線SL1に供給する。この駆動信号Stxは、期間T1〜T7の表示期間Taにおいて選択された駆動電極TXに供給される。すなわち、図13及び図14の例において、駆動信号Stxは常に検出期間Tbにおいて駆動電極TXに供給され、表示期間Taにおいて供給されることはない。
なお、表示領域DAを一通りセンシングするためのセンシング動作と、1フレームの画像を表示領域DAに表示するための表示動作は同期しておらず、各々独立して実行される。すなわち、表示領域DAを一通りセンシングするのに必要な期間は、1フレームの画像を表示するのに必要な期間と必ずしも一致するものではない。例えば、図14に示すように1つのフレーム期間F(1F)は期間T1〜T7より長くても良い。このような場合には、当該フレーム期間Fにおいて、期間T7に続いて次のセンシング動作が開始される。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態と同じく、検出精度を保ちつつ、検出領域(表示領域DA)のセンシングに要する時間を短縮することができる。
また、駆動電極TXを表示及びセンシングの双方に利用するため、表示及びセンシングに必要な電極を別々に設ける必要がない。これにより、表示装置DSPの構成を簡略化することができるとともに、表示装置DSPを小型化することができる。
また、表示期間Taにおいて表示のための駆動を行い、表示期間Taと異なる検出期間Tbにおいてセンシングのための駆動を行うため、表示及びセンシングそれぞれの駆動で生じるノイズが他方の駆動に影響することを防止できる。
その他、本実施形態からは、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第1及び第2実施形態にて説明したセンシング動作においては、検出領域に接触或いは近接する物体が検出されるか否かによって、検出領域を一通りセンシングするのに必要な時間が変化する。物体が検出されるか否かによらずセンシングの時間を一定にする必要がある場合には、物体が検出されない場合に適宜のブランク期間を設けても良い。例えば図6を例に説明すると、パターン(b)の期間T3の後に期間T4〜T7に亘ってセンシングを実施しないブランク期間を設けることにより、パターン(b)(c)のセンシング動作に必要な時間が一致する。この場合、ブランク期間においてはセンシングが実施されないために、パターン(a)などと比べてセンシングに必要な電力を削減することができる。
また、第1及び第2実施形態にて説明したセンシング動作においては、ブロックBL単位でのセンシングにおいて物体が検出された直後に当該ブロックBLの駆動電極TXによる個別のセンシングを実施し、その後、残りのブロックBLについてブロックBL単位でのセンシングを実施するとした。しかしながら、駆動電極TXによる個別のセンシングの後、残りのブロックBLについてはセンシングせずに、初めのブロックBLからセンシングを開始しても良い。
駆動電極TX及び検出電極RXは、第1及び第2実施形態において図1及び図9等に示した構成に限られない。例えば、駆動電極TX及び検出電極RXは、島状に形成されるとともに、同一の平面内で第1方向X及び第2方向Yに交互に配置されていても良い。また、駆動電極TX及び検出電極RXの材料は、ITOやIZOなどの透明な導電材料に限られない。例えば、検出電極RXは、金属線によって形成されていても良い。
第1及び第2実施形態においては、駆動電極TX及び検出電極RXの間に形成される容量の変化に基づいて物体を検出する方式のタッチ検出装置及び表示装置を例示した。しかしながら、第1及び第2実施形態にて開示したセンシングに関する動作は、1つの電極自体が有する容量の変化に基づいて物体を検出する方式(セルフ容量検出方式などと呼ばれる)のタッチ検出装置及び表示装置に適用することもできる。
例えば、図1及び図9に示した検出電極RX及び駆動電極TXを備えるセンサにおいてセルフ容量検出方式を適用する場合、検出電極RXを第1方向Xにおける位置検出のための第1電極(X軸検出電極)として機能させるとともに、駆動電極TXを第2方向Yにおける位置検出のための第2電極(Y軸検出電極)として機能させることができる。
センシングに際しては、例えば第2電極を図3に示したようにブロックBL単位で駆動し、いずれかのブロックBLで物体を検出できたならば、図4に示したように当該ブロックBLを構成する第2電極の各々を個別に駆動することで、第2方向Yにおける物体の位置を特定することができる。さらに、第1電極の各々を個別に駆動することで、第1方向Xにおける物体の位置を特定することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
TD…タッチ検出装置、DSP…タッチ検出機能付き表示装置、TX…駆動電極、RX…検出電極、SE…センサ、SA…検出領域、BL…ブロック、PNL…液晶表示パネル、DA…表示領域、10…駆動IC、20…選択回路、30…制御回路、SC…スイッチング制御素子、SW…スイッチング素子、TC…転送制御素子、SF…サブフレーム期間、Ta…表示期間、Tb…検出期間

Claims (9)

  1. 複数の第1センサと、
    複数の第2センサと、
    前記第1センサ及び前記第2センサに駆動信号を供給するドライバと、
    前記第1センサ及び前記第2センサから検出信号を読み出し、この検出信号に基づいて検出領域に接触或いは近接する物体を検出する検出回路と、
    を備え、前記ドライバは、
    第1期間において前記複数の第1センサに同時に前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合、前記第1期間に続く第2期間において前記複数の第2センサに同時に前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合、前記第2期間において、前記複数の第1センサから1つの前記第1センサを選択し、残りの前記第1センサ及び前記複数の第2センサに前記駆動信号を供給せずに当該選択した前記第1センサに前記駆動信号を供給する動作を前記第1センサの各々について時分割で実行し前記第2期間に続く第3期間において前記複数の第2センサに同時に前記駆動信号を供給する、
    タッチ検出装置。
  2. 前記ドライバは、駆動信号の供給源と前記複数の第1センサ及び前記複数の第2センサとを選択的に接続可能なセレクタと、前記セレクタを制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記第1期間において前記供給源と前記複数の第1センサとを前記セレクタに接続させ、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合、前記第2期間において前記供給源と前記複数の第2センサとを前記セレクタに接続させ、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合、前記第2期間において前記供給源と前記第1センサの各々とを前記セレクタに順次接続させる、
    請求項1に記載のタッチ検出装置。
  3. 前記ドライバは、
    検出期間を含み時系列に繰り返す単位期間のうち、前記検出期間において前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間は、第1単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く第2単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く複数の単位期間の前記検出期間を含む、
    請求項1又は2に記載のタッチ検出装置。
  4. 表示素子と、表示領域に配置された複数の画素電極と、前記複数の画素電極と対向する複数の第1駆動電極及び複数の第2駆動電極と、を備える表示パネルと、
    前記第1駆動電極及び前記第2駆動電極と対向する検出電極と、
    前記検出電極から検出信号を読み出し、この検出信号に基づいて前記表示領域に接触或いは近接する物体を検出する検出回路と、
    画像表示に際して前記第1駆動電極及び前記第2駆動電極を表示用の共通電位に設定し、前記物体の検出に際して前記第1駆動電極及び前記第2駆動電極に検出用の駆動信号を供給するドライバと、
    を備え、前記ドライバは、
    第1期間において前記複数の第1駆動電極に同時に前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合、前記第1期間に続く第2期間において前記複数の第2駆動電極に同時に前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合、前記第2期間において、前記複数の第1駆動電極から1つの前記第1駆動電極を選択し、残りの前記第1駆動電極及び前記複数の第2駆動電極に前記駆動信号を供給せずに当該選択した前記第1駆動電極に前記駆動信号を供給する動作を前記第1駆動電極の各々について時分割で実行し前記第2期間に続く第3期間において前記複数の第2駆動電極に同時に前記駆動信号を供給する、
    タッチ検出機能付き表示装置。
  5. 前記ドライバは、
    表示期間及び検出期間を含み時系列に繰り返す単位期間のうち、前記表示期間において前記第1駆動電極及び前記第2駆動電極を前記共通電位に設定し、前記検出期間において前記駆動信号を供給する、
    請求項4に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  6. 前記第1期間は、第1単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く第2単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く複数の単位期間の前記検出期間を含む、
    請求項5に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  7. 前記ドライバは、前記複数の第1駆動電極及び前記複数の第2駆動電極の接続先を、前記駆動信号が供給される第1信号線及び前記共通電位に設定された第2信号線の間で選択的に切り替えるセレクタと、前記セレクタを制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記第1期間において前記第1信号線と前記複数の第1駆動電極とを前記セレクタに接続させ、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出されなかった場合、前記第2期間において前記第1信号線と前記複数の第2駆動電極とを前記セレクタに接続させ、
    前記第1期間において前記検出回路により前記物体が検出された場合、前記第2期間において前記第1信号線と前記第1駆動電極の各々とを前記セレクタに順次接続させる、
    請求項4に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
  8. 複数の第1センサ及び複数の第2センサに駆動信号を供給するとともに、前記第1センサ及び前記第2センサから得られる検出信号に基づき検出領域に接触或いは近接する物体を検出するタッチ検出方法であって、
    第1期間において前記複数の第1センサに同時に前記駆動信号を供給することと、
    前記第1期間において前記物体が検出されなかった場合、前記第1期間に続く第2期間において前記複数の第2センサに同時に前記駆動信号を供給することと、
    前記第1期間において前記物体が検出された場合、前記第2期間において、前記複数の第1センサから1つの前記第1センサを選択し、残りの前記第1センサ及び前記複数の第2センサに前記駆動信号を供給せずに当該選択した前記第1センサに前記駆動信号を供給する動作を前記第1センサの各々について時分割で実行し前記第2期間に続く第3期間において前記複数の第2センサに同時に前記駆動信号を供給することと、
    を含むタッチ検出方法。
  9. 検出期間を含み時系列に繰り返す単位期間のうち、前記検出期間において前記駆動信号を供給し、
    前記第1期間は、第1単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記物体が検出されなかった場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く第2単位期間の前記検出期間を含み、
    前記第1期間において前記物体が検出された場合における前記第2期間は、前記第1単位期間に続く複数の単位期間の前記検出期間を含む、
    請求項8に記載のタッチ検出方法。
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