JP6696853B2 - 力検出装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示すブロック図である。
図2は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出部及び表示部の構成例を示すブロック図である。図2に示すタッチ検出機能付き表示装置1は、いわゆる相互静電容量方式及び自己静電容量方式により、被検出物OBJの座標及び接触面積の検出を行う装置である。
図14は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す分解斜視図である。図14に示すように、タッチ検出機能付き表示装置1は、タッチ検出機能付き表示部10と、タッチ検出機能付き表示部10を照らす照明部(例えば、バックライトユニットBL)と、電極SUSと、タッチ検出機能付き表示部10及びバックライトユニットBLを制御するホストHSTと、筐体CAと、カバー部材CGと、を含む。
[比較例]
図23は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。この比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置111は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置1(図16参照)と比較して、中間電極ELCを備えていない。
図27は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明する図である。図27は、被検出物OBJが入力面ISに力を印加していないときのタッチ検出機能付き表示装置1を示している。
CGND_base=Cp+C1 ・・・(1)
Cfloat_base=Cp+C3 ・・・(2)
CGuard_base=Cp ・・・(3)
C1=CGND_base−CGuard_base ・・・(4)
C3=Cfloat_base−CGuard_base ・・・(5)
C2=1/(1/C3−1/C1) ・・・(6)
CGND_finger=Cp+C1’+Cfinger ・・・(7)
Cfloat_finger=Cp+C3’+Cfinger ・・・(8)
CGuard_finger=Cp+Cfinger ・・・(9)
C1’=CGND_finger−CGuard_finger ・・・(10)
C3’=Cfloat_finger−CGuard_finger ・・・(11)
C2’=1/(1/C3’−1/C1’) ・・・(12)
Cforce=α・Cforce_C1+β・Cforce_C2 ・・・(13)
式(13)において、αは、予め定められた第1定数であり、βは、予め定められた第2定数である。
Cforce_C1=C1−C1’ ・・・(14)
Cforce_C2=C2−C2’ ・・・(15)
C=ε・S/d ・・・(16)
Cforce_C1=1/C1−1/C1’ ・・・(19)
Cforce_C2=1/C2−1/C2’ ・・・(20)
図30は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。力検出制御部50は、電位制御部51と、接触判定部52と、基準容量算出部53と、力印加時容量算出部54と、力信号値算出部55と、記憶部56と、を含む。記憶部56は、第1定数αを記憶する第1定数記憶部56aと、第2定数βを記憶する第2定数記憶部56bと、を含む。
タッチ検出機能付き表示装置1は、力と力信号値Cforceとの関係を全範囲で直線状にできる。例えば、ホストHSTは、力との関係が全範囲で直線状の力信号値Cforceを受け取ることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置1は、力を好適に検出できる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置1は、力の検出精度の向上を図ることができる。
図34は、第1変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。なお、第1変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。
図36は、第2変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。なお、第2変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。
図37は、第3変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。なお、第3変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。
電極SUSは、電位制御部51Cに接続されている。電位制御部51Cは、スイッチSW1を備え、電極SUSの電位を基準電位にし、又は、駆動信号Vcomts2と同相且つ同振幅の信号を中間電極ELCに出力する。
CGND_base=Cp+C1+C2 ・・・(24)
CGuard_base=Cp+C1 ・・・(25)
CGND_finger=Cp+C1’+C2’ ・・・(26)
CGuard_finger=Cp+C1’ ・・・(27)
C2=CGND_base−CGuard_base ・・・(28)
C2’=CGND_finger−CGuard_finger ・・・(29)
Cforce_C1=ΔC1=C1’−C1 ・・・(30)
Cforce_C1=ΔC1=C1’−C1
=CGuard_finger−CGuard_base ・・・(31)
Cforce_C2=ΔC2=C2’−C2 ・・・(32)
Cforce_C2=ΔC2=C2’−C2
=CGND_finger−CGuard_finger−CGND_base+CGuard_base
・・・(33)
Cforce=α・Cforce_C1+β・Cforce_C2 ・・・(34)
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
10、10B タッチ検出機能付き表示部
11 表示制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 駆動電極ドライバ
19 COG
20 液晶表示デバイス
21 TFT基板
22 画素電極
30 タッチ検出デバイス
31 第2絶縁基板
32 カラーフィルタ
40 タッチ検出制御部
42 タッチ検出信号増幅部
43 A/D変換部
44 信号処理部
45 座標抽出部
46 検出タイミング制御部
47 駆動ドライバ
50、50C 力検出制御部
51、51C 電位制御部
52 接触判定部
53、53C 基準容量算出部
54、54C 力印加時容量算出部
55、55C 力信号値算出部
56 記憶部
56a 第1定数記憶部
56b 第2定数記憶部
B、Ba、Bb、Bc、Bd、Be、Bf 駆動電極ブロック
BL バックライトユニット
CA 筐体
CG カバー部材
COML 駆動電極
CTRL 制御部
DET 電圧検出器
DP 表示部
EL 電極
ELC 中間電極
FR フレーム
GCL 走査信号線
HST ホスト
IS 入力面
Pix 画素
SE1 タッチ検出部
SE2 力検出部
SGL 画素信号線
SPix 副画素
TDL タッチ検出電極
T、T2、T3 フレキシブルプリント基板
Tr TFT素子
Claims (14)
- 被検出物が力を印加する入力面に対向する第1電極と、
前記力によって変形可能な第1層を挟んで、前記第1電極と対向する第2電極と、
前記力によって変形可能な第2層を挟んで、前記第2電極と対向する導電体と、
前記力によって前記第1電極と前記第2電極との間の第1容量に与えられる第1影響量と、前記力によって前記第2電極と前記導電体との間の第2容量に与えられる第2影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
を含み、
前記導電体は、基準電位に接続され、
前記力検出制御部は、
前記第2電極の電位を前記基準電位若しくはハイインピーダンスにし、又は、前記第1電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記第2電極に印加する電位制御部と、
前記第2電極の電位が前記基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、前記駆動信号と同じ信号が前記第2電極に印加されているときに前記第1電極に生ずる容量に基づいて、前記力が印加されていないときの前記第1容量である基準第1容量と、前記力が印加されていないときの前記第2容量である基準第2容量と、を算出する基準容量算出部と、
前記第2電極の電位が前記基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、前記駆動信号と同じ信号が前記第2電極に印加されているときに前記第1電極に生ずる容量に基づいて、前記力が印加されているときの前記第1容量である力印加時第1容量と、前記力が印加されているときの前記第2容量である力印加時第2容量と、を算出する力印加時容量算出部と、
前記基準第1容量及び前記力印加時第1容量に基づいて前記第1影響量を算出し、前記基準第2容量及び前記力印加時第2容量に基づいて前記第2影響量を算出し、前記第1影響量及び前記第2影響量に基づいて前記力信号値を算出する力信号値算出部と、
を含む、力検出装置。 - 前記力信号値算出部は、
前記第1影響量と予め定められた第1定数との積と、前記第2影響量と予め定められた第2定数との積と、の和で、前記力信号値を算出する、
請求項1に記載の力検出装置。 - 前記力信号値算出部は、
前記基準第1容量から前記力印加時第1容量を減じて前記第1影響量を算出し、前記基準第2容量から前記力印加時第2容量を減じて前記第2影響量を算出する、
請求項2に記載の力検出装置。 - 前記力信号値算出部は、
前記基準第1容量の逆数から前記力印加時第1容量の逆数を減じて前記第1影響量を算出し、前記基準第2容量の逆数から前記力印加時第2容量の逆数を減じて前記第2影響量を算出する、
請求項2に記載の力検出装置。 - 前記電位制御部が、前記第2電極の電位を前記基準電位にする第1期間と、前記電位制御部が、前記第2電極の電位をハイインピーダンスにする第2期間と、前記電位制御部が、前記第1電極に印加される駆動信号と同じ信号を、前記第2電極に印加する第3期間と、を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記電位制御部が、前記第2電極の電位を前記基準電位にする第1期間と、前記電位制御部が、前記第2電極の電位をハイインピーダンスにする第2期間と、を有し、
予め定められた定期的なタイミングで、前記第1期間及び前記第2期間の内の一方又は両方において、前記電位制御部が、前記第2電極の電位を前記基準電位若しくはハイインピーダンスにすることに代えて、前記第1電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記第2電極に印加する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
前記第1層と前記第2電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
前記照明部に電力を供給する基板と、
を更に含み、
前記第1電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
前記基板は、前記力を検出する力検出領域まで延在しており、
前記第2電極は、前記基板上に形成されている、
請求項1から6のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
前記第1層と前記第2電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
前記照明部に電力を供給する基板と、
を更に含み、
前記第1電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
前記第2電極は、前記照明部の背面上に成膜され、前記基板に接続されている、
請求項1から6のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 被検出物が力を印加する入力面に対向する第1電極と、
前記力によって変形可能な第1層を挟んで、前記第1電極と対向する第2電極と、
前記力によって変形可能な第2層を挟んで、前記第2電極と対向する導電体と、
前記力によって前記第1電極と前記第2電極との間の第1容量に与えられる第1影響量と、前記力によって前記第2電極と前記導電体との間の第2容量に与えられる第2影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
を含み、
前記第1電極は、第2基準電位に接続され、
前記力検出制御部は、
前記導電体の電位を基準電位にし、又は、前記第2電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記導電体に印加する電位制御部と、
前記導電体の電位が前記基準電位にされ且つ前記力が印加されていないときに前記第2電極に生ずる第3容量と、前記駆動信号と同じ信号が前記導電体に印加され且つ前記力が印加されていないときに前記第2電極に生ずる第4容量と、を算出する基準容量算出部と、
前記導電体の電位が前記基準電位にされ且つ前記力が印加されているときに前記第2電極に生ずる第5容量と、前記駆動信号と同じ信号が前記導電体に印加され且つ前記力が印加されているときに前記第2電極に生ずる第6容量と、を算出する力印加時容量算出部と、
前記第4容量及び前記第6容量に基づいて前記第1影響量を算出し、前記第3容量、前記第4容量、前記第5容量及び前記第6容量に基づいて前記第2影響量を算出し、前記第1影響量及び前記第2影響量に基づいて前記力信号値を算出する力信号値算出部と、
を含む、力検出装置。 - 前記力信号値算出部は、
前記第1影響量と予め定められた第1定数との積と、前記第2影響量と予め定められた第2定数との積と、の和で、前記力信号値を算出する、
請求項9に記載の力検出装置。 - 前記力信号値算出部は、
前記第6容量から前記第4容量を減じて前記第1影響量を算出し、前記第5容量から前記第6容量を減じ、前記第3容量を減じ、前記第4容量を加えて前記第2影響量を算出する、
請求項10に記載の力検出装置。 - 前記入力面に向けて画像を表示する有機エレクトロルミネッセンス表示部を更に含み、
前記第1電極は、有機エレクトロルミネッセンス素子を形成するアノード及びカソードの内の一方である、
請求項9から11のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 被検出物が力を印加する入力面に対向する第1電極と、
前記力によって変形可能な第1層を挟んで、前記第1電極と対向する第2電極と、
前記力によって変形可能な第2層を挟んで、前記第2電極と対向する導電体と、
前記力によって前記第1電極と前記第2電極との間の第1容量に与えられる第1影響量と、前記力によって前記第2電極と前記導電体との間の第2容量に与えられる第2影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
を含み、
前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
前記第1層と前記第2電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
前記照明部に電力を供給する基板と、
を更に含み、
前記第1電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
前記基板は、前記力を検出する力検出領域まで延在しており、
前記第2電極は、前記基板上に形成されている、
力検出装置。 - 被検出物が力を印加する入力面に対向する第1電極と、
前記力によって変形可能な第1層を挟んで、前記第1電極と対向する第2電極と、
前記力によって変形可能な第2層を挟んで、前記第2電極と対向する導電体と、
前記力によって前記第1電極と前記第2電極との間の第1容量に与えられる第1影響量と、前記力によって前記第2電極と前記導電体との間の第2容量に与えられる第2影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
を含み、
前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
前記第1層と前記第2電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
前記照明部に電力を供給する基板と、
を更に含み、
前記第1電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
前記第2電極は、前記照明部の背面上に成膜され、前記基板に接続されている、
力検出装置。
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