JP6704802B2 - 入力検出装置および電子装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1では、ペンによるタッチと指によるタッチの両方を検出することが可能なタッチ検出機能付き液晶表示装置(以下、表示装置とも称する)が提供される。実施の形態1に係わる表示装置は、タッチ検出機能を有する入力検出装置を表示装置と一体化した、いわゆるインセルタイプの表示装置である。先ず、表示装置の基本的な構成を説明し、次に、この基本的な構成を基にして、ペンによるタッチを検出する磁界検出(以下、磁界タッチ検出、電磁誘導方式による磁界タッチ検出とも称する)および指によるタッチを検出する電界検出(以下、電界タッチ検出、静電容量方式による電界タッチ検出とも称する)の原理を説明する。
図1は、表示装置の構成を模式的に示す図である。図1において、1は、表示装置を示しており、図1(A)は、表示装置1の平面を示す平面図であり、図1(B)は、表示装置1の断面を示す断面図である。表示装置1は、TFT(Thin Film Transistor)ガラス基板(以下、絶縁性第1基板または単に第1基板とも称する)TGBと、第1基板TGBに積層されたレイヤ(層)、カラーフィルタCFT、CF(Color Filter)ガラス基板(以下、絶縁性第2基板または単に第2基板とも称する)CGBおよび第2基板CGBに積層されたレイヤ(層)を備えている。
図2は、磁界検出の原理を示す説明図である。磁界検出の期間は、磁界を発生する磁界発生期間と磁界を検出する磁界検出期間とによって構成される。図2(A)および(C)は、磁界発生期間のときの動作を示しており、図2(B)は、磁界検出期間のときの動作を示している。説明の都合上、図2(A)〜(C)は、図1(A)を90度回転させた状態が示されている。
図3は、電界検出の原理を示す説明図である。図3(A)において、12−0〜12−pのそれぞれは、電界駆動信号を出力する単位駆動回路を示し、13−0〜13−pのそれぞれは、単位検出回路を示している。また、図3(A)において、実線の○で囲んだパルス信号は、駆動電極TL(2)へ供給される電界駆動信号Tx(2)の波形を示している。外部物体として、指がFGとして示されている。
図4は、実施の形態1に係わる表示装置1の構成を示すブロック図である。図4において、表示装置1は、表示パネル(液晶パネル)、制御装置3、ゲートドライバ4およびタッチ制御装置5を備えている。また、表示装置1は、第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDL、第2選択駆動回路SDRおよび検出回路DETを備えている。表示パネルは、表示を行う表示領域とその周辺の額縁領域とを備えている。表示と言う観点で見た場合、表示領域はアクティブ領域であり、表示領域を包囲する額縁領域は非アクティブ領域である。図4では、2が、表示領域である。
図5は、実施の形態1に係わる表示装置1を実装したモジュール500の全体構成を示す模式的な平面図である。模式的ではあるが、図5は、実際の配置に合わせて描かれている。同図において、501は、図1で示した第1基板TGBの領域を示し、502は、第1基板TGBと第2基板CGBとが積層された領域を示している。モジュール500において、第1基板TGBは、領域501と502において一体となっている。また、領域502では、第1基板TGBの第1主面TSF1と第2基板CGBの第2主面CSF2とが対向するように、第1基板TGBに第2基板CGBが搭載されている。また、図5において、500−U、500−Dは、モジュール500の短辺を示しており、500−L、500−Rは、モジュール500の長辺を示している。
図6〜図8は、実施の形態1に係わる電磁誘導方式と静電容量方式との両方の駆動方法を説明するための説明図である。
いて詳しく説明する。
図9は、実施の形態1に係わる第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成を示すブロック図である。図9では、図6に示した電磁誘導方式の駆動方法に対応する構成が示されている。図9では、図面が複雑になるのを避けるために、表示領域2に配置されている駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応する第1スキャナ回路対SCL、第2スキャナ回路対SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの部分のみが示されている。図9に示していない駆動電極TL(0)〜TL(n−1)およびTL(n+6)〜TL(p)についても、同様な構成になっている。ここでは、図9に示した部分を、代表として説明する。
次に、実施の形態1における第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成と動作の詳細について説明する。
第1スキャナ回路SCALも第2スキャナ回路SCBLも第1駆動電極TL(n)を選択しないとき、単位選択回路SEL(n)に供給される第1選択信号AL(n)、および第2選択信号BL(n)が駆動電極の選択を示さないロウレベルとなる。第1選択信号AL(n)がロウレベルの時、NトランジスタN1L,NトランジスタN6Lはオフ状態となる。
第1スキャナ回路SCALが駆動電極TL(n)を選択する時、第2スキャナ回路SCBLは駆動電極TL(n)を選択しないので、第1選択信号AL(n)がハイレベルとなり、第2選択信号BL(n)がロウレベルとなる。
第2スキャナ回路SCBLが駆動電極TL(n)を選択する時、第1スキャナ回路SCALは駆動電極TL(n)を選択しないので、第2選択信号BL(n)がハイレベルとなり、第1選択信号AL(n)がロウレベルとなる。
以上説明したように、実施の形態1に係る表示装置1は、選択する駆動電極TLの第1端部n1を選択する第1スキャナ回路SCALと、第2スキャナ回路SCBLとを備える。また選択する駆動電極の第2端部n2を選択する第3スキャナ回路SCARおよび第4スキャナ回路SCBRとを備える。
次に、波形図を用いて、実施の形態1に係わる表示装置1における磁界タッチ検出の全体動作を説明する。図13および図14は、磁界タッチ検出の動作を説明する波形図である。図面が複雑になるのを避けるために、波形図は、図13および図14に分けてある。
(n)が、表示領域2において最も端、または端から2個目の駆動電極である場合には、駆動電極TL(n)のみを駆動させてもよい。また、第1スキャナ回路SCALと第4スキャナ回路SCBRとが端から3番目の駆動電極から選択を開始するように駆動してもよい。また、表示領域の外側の額縁領域に、駆動電極TL(n―2)と同様に機能する補助電極を配置してもよい。
実施の形態1に係わる表示装置1は、磁界タッチ検出と電界タッチ検出の両方が可能である。次に、電界タッチ検出を行う場合の動作を説明する。図15は、電界タッチ検出の構成を示すブロック図である。図15に示すブロック図は、第1スイッチS01、第2スイッチS00の接続が変わるだけで、図9に示したブロック図と同じであるため、説明は省略する。図16および図17は、電界タッチ検出の動作を説明する波形図である。
図18は、実施の形態1に係わるゲートドライバ4、第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLの配置を説明するための平面図である。図5に示したように、表示領域2の辺2−Lとモジュール500の辺500−Lとの間の額縁領域には、ゲートドライバ4、第1スキャナ回路対SCLおよび第1選択駆動回路SDLが配置されている。第1スキャナ回路対SCLは、第1スキャナ回路SCALと第2スキャナ回路SCBLを有している。第1選択駆動回路SDLは、選択回路SELLと駆動回路DRVLを有している。
実施の形態2に係わる表示装置1について説明する。この実施の形態2では、先に説明した実施の形態1との相違点を主に説明する。
次に、実施の形態2に係わる表示装置1における磁界タッチ検出の全体動作を、波形図を用いて説明する。図21および図22は、磁界タッチ検出の動作を説明する波形図である。ここでも、図面が複雑になるのを避けるために、波形図は、図21および図22に分けてある。図22を、図21の下側に配置することによって、表示装置1の動作を示す波形図が完成する。図21および図22は、図13および図14に類似しているので、ここでは主に相違点を説明する。
実施の形態1と同様に、実施の形態2においても、電界タッチ検出が可能である。図23は、電界タッチ検出の構成を示すブロック図である。図23は、図19と同様に、第2選択駆動回路SDRを構成する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)に供給される第3選択信号AR(n)〜AR(n+5)と、第4選択信号BR(n)〜BR(n+5)とが入れ替わっている。
図26は、実施の形態1および2において説明した表示装置1を備えた電子装置100の構成を示す斜視図である。電子装置100は、表示装置1を備えたタブレット型のコンピュータ101とペンPenとを備えている。ペンPenは、図2に示したように、コイルおよび容量素子を含む指示器である。図26において、2は、上記した表示領域を示し、102は、表示領域2を囲むように配置された額縁領域を示している。また、103は、コンピュータ101のボタンを示している。
3 制御装置
5 タッチ制御装置
100 電子装置
TL(0)〜TL(p) 駆動電極
SCAL 第1スキャナ回路
SCBL 第2スキャナ回路
SCAR 第3スキャナ回路
SCBR 第4スキャナ回路
SCL 第1スキャナ回路対
SCR 第2スキャナ回路対
SDL 第1選択駆動回路
SDR 第2選択駆動回路
SEL(n)〜SEL(n+5)、SER(n)〜SER(n+5) 単位選択回路
SELL、SELR 選択回路
DRVL、DRVR 駆動回路
USL、USR 単位駆動回路
UGD 単位ゲートドライバ
USCA、USCB 単位スキャナ回路
Claims (22)
- 第1端部と第2端部とを有する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極のそれぞれの前記第1端部と対向し、前記第1端部に沿って延在し、第1電圧が供給される第1配線と、
前記複数の駆動電極のそれぞれの前記第1端部と対向し、前記第1端部に沿って延在し、前記第1電圧とは異なる第2電圧が供給される第2配線と、
前記複数の駆動電極のそれぞれの前記第2端部と対向し、前記第2端部に沿って延在し、前記第1電圧が供給される第3配線と、
前記複数の駆動電極のそれぞれの前記第2端部と対向し、前記第2端部に沿って延在し、前記第2電圧が供給される第4配線と、
前記複数の駆動電極の第1端部を選択する第1スキャナ回路および第2スキャナ回路と、
前記複数の駆動電極の第2端部を選択する第3スキャナ回路および第4スキャナ回路と、
を備え、
前記複数の駆動電極のうち、前記第1スキャナ回路によって選択された第1駆動電極の第1端部は、前記第1配線に接続され、前記第3スキャナ回路によって選択された第2駆動電極の第2端部は、前記第3配線に接続され、前記第2スキャナ回路によって選択された前記第2駆動電極の第1端部は、前記第2配線に接続され、前記第4スキャナ回路によって選択された前記第1駆動電極の第2端部は、前記第4配線に接続され、
前記複数の駆動電極のうちの前記第1駆動電極および前記第2駆動電極に、前記第1電圧と前記第2電圧との差に応じた駆動電圧が供給される、入力検出装置。 - 請求項1に記載の入力検出装置において、
前記複数の駆動電極が配置された基板をさらに備え、
前記基板の額縁領域の第1辺に沿って前記第1スキャナ回路と前記第2スキャナ回路とが配置され、前記第1辺と対向する前記額縁領域の第2辺に沿って前記第3スキャナ回路と前記第4スキャナ回路とが配置される、入力検出装置。 - 請求項1または2に記載の入力検出装置において、
前記駆動電極の第1端部と、前記第1スキャナ回路および前記第2スキャナ回路との間に接続される第1選択駆動回路と、
前記駆動電極の第2端部と、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路との間に接続される第2選択駆動回路と、
をさらに備える、入力検出装置。 - 請求項1に記載の入力検出装置において、
前記第1スキャナ回路が前記第1駆動電極の第1端部を選択する時、
前記第1駆動電極の第1端部には、前記第1配線を介して前記第1電圧が供給され、
前記第1駆動電極の第2端部には、前記第4配線を介して、前記第2電圧が供給され、
前記第2駆動電極の第1端部には、前記第2配線を介して前記第2電圧が供給され、
前記第2駆動電極の第2端部には、前記第3配線を介して前記第1電圧が供給される、入力検出装置。 - 請求項1または3に記載の入力検出装置において、
前記第1駆動電極と前記第2駆動電極とが同時に選択され、前記第1駆動電極と前記第2駆動電極とに流れる電流により発生した磁界により、電磁誘導方式の入力検出を行う、入力検出装置。 - 請求項5に記載の入力検出装置において、
コイルおよび容量素子を含む指示器をさらに備える、入力検出装置。 - 請求項3〜5のいずれか一項に記載の入力検出装置において、
前記複数の駆動電極は所定方向に配列され、同時に選択される前記第1駆動電極と前記第2駆動電極との間に1本以上の非選択の駆動電極が配置される、入力検出装置。 - 請求項1または7に記載の入力検出装置において、
前記第1駆動電極および前記第2駆動電極はそれぞれ隣接する複数の駆動電極を含む、入力検出装置。 - 請求項1に記載の入力検出装置において、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路はそれぞれ同一の回路であり、
前記第1スキャナ回路と前記第2スキャナ回路とは、駆動電極を選択するタイミングが[m(mは前記第1駆動電極または前記第2駆動電極に含まれる駆動電極の本数)+n(nは前記第1駆動電極と前記第2駆動電極の間に配置される非選択の駆動電極の本数)]本分ずつずれており、かつ前記第3スキャナ回路と前記第4スキャナ回路も駆動電極を選択するタイミングがm+n本ずつずれている、入力検出装置。 - 請求項9に記載の入力検出装置において、
前記第1スキャナ回路と前記第4スキャナ回路が前記第1駆動電極を同時に選択し、前記第2スキャナ回路と前記第3スキャナ回路が前記第2駆動電極を同時に選択する、入力検出装置。 - 請求項9に記載の入力検出装置において、
前記第1スキャナ回路と前記第3スキャナ回路が前記第1駆動電極を同時に選択し、前記第2スキャナ回路と前記第4スキャナ回路が前記第2駆動電極を同時に選択する、入力検出装置。 - 請求項9に記載の入力検出装置において、
前記mおよび前記nの数はそれぞれ変更可能である、入力検出装置。 - 請求項2に記載の入力検出装置において、
前記第1スキャナ回路に含まれる単位スキャナ回路と前記第2スキャナ回路に含まれる単位スキャナ回路とが前記基板の額縁領域の第1辺に沿って交互に配置される、入力検出装置。 - 請求項13に記載の入力検出装置において、
ゲートドライバをさらに備え、
前記第1スキャナ回路に含まれる単位スキャナ回路および前記第2スキャナ回路に含まれる単位スキャナ回路と前記ゲートドライバに含まれる単位ゲートドライバとが前記基板の額縁領域の第1辺に沿って交互に配置される、入力検出装置。 - 請求項1〜14のいずれか一項に記載の入力検出装置において、
前記複数の駆動電極は、静電容量方式の入力検出の駆動電極としても用いられる、入力検出装置。 - 請求項1に記載の入力検出装置において、
電磁誘導方式の入力検出期間において、前記第1駆動電極の第1端部と前記第2駆動電極の第2端部には、前記第1電圧が供給され、前記第1駆動電極の第2端部と前記第2駆動電極の第1端部には、前記第2電圧が供給され、
静電容量方式の入力検出期間において、前記第1駆動電極の第1端部と第2端部には、第3電圧が供給される、入力検出装置。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の入力検出装置を備える、電子装置。
- 請求項1に記載の入力検出装置において、
前記第1電圧は、前記第2電圧よりも高い電圧である、入力検出装置。 - 第1端部と第2端部とを有する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極の第1端部を選択する第1スキャナ回路および第2スキャナ回路と、
前記複数の駆動電極の第2端部を選択する第3スキャナ回路および第4スキャナ回路と、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路を介して、第1駆動電極の第1端部と第2駆動電極の第2端部に第1駆動電圧を供給し、前記第1駆動電極の第2端部と前記第2駆動電極の第1端部に前記第1駆動電圧と異なる第2駆動電圧を供給する制御部と、
を備え、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路はそれぞれ同一の回路であり、
前記第1スキャナ回路と前記第2スキャナ回路とは、駆動電極を選択するタイミングが[m(mは前記第1駆動電極または前記第2駆動電極に含まれる駆動電極の本数)+n(nは前記第1駆動電極と前記第2駆動電極の間に配置される非選択の駆動電極の本数)]本分ずつずれており、かつ前記第3スキャナ回路と前記第4スキャナ回路も駆動電極を選択するタイミングがm+n本ずつずれている、入力検出装置。 - 第1端部と第2端部とを有する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極の第1端部を選択する第1スキャナ回路および第2スキャナ回路と、
前記複数の駆動電極の第2端部を選択する第3スキャナ回路および第4スキャナ回路と、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路を介して、第1駆動電極の第1端部と第2駆動電極の第2端部に第1駆動電圧を供給し、前記第1駆動電極の第2端部と前記第2駆動電極の第1端部に前記第1駆動電圧と異なる第2駆動電圧を供給する制御部と、
を備え、
前記第1スキャナ回路と前記第4スキャナ回路が前記第1駆動電極を同時に選択し、前記第2スキャナ回路と前記第3スキャナ回路が前記第2駆動電極を同時に選択する、入力検出装置。 - 第1端部と第2端部とを有する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極の第1端部を選択する第1スキャナ回路および第2スキャナ回路と、
前記複数の駆動電極の第2端部を選択する第3スキャナ回路および第4スキャナ回路と、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路を介して、第1駆動電極の第1端部と第2駆動電極の第2端部に第1駆動電圧を供給し、前記第1駆動電極の第2端部と前記第2駆動電極の第1端部に前記第1駆動電圧と異なる第2駆動電圧を供給する制御部と、
を備え、
前記第1スキャナ回路と前記第3スキャナ回路が前記第1駆動電極を同時に選択し、前記第2スキャナ回路と前記第4スキャナ回路が前記第2駆動電極を同時に選択する、入力検出装置。 - 第1端部と第2端部とを有する複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極の第1端部を選択する第1スキャナ回路および第2スキャナ回路と、
前記複数の駆動電極の第2端部を選択する第3スキャナ回路および第4スキャナ回路と、
前記第1スキャナ回路、前記第2スキャナ回路、前記第3スキャナ回路および前記第4スキャナ回路を介して、第1駆動電極の第1端部と第2駆動電極の第2端部に第1駆動電圧を供給し、前記第1駆動電極の第2端部と前記第2駆動電極の第1端部に前記第1駆動電圧と異なる第2駆動電圧を供給する制御部と、
を備え、
前記第1駆動電極と前記第2駆動電極との間には、n本の非選択の駆動電極が配置され、前記第1駆動電極および前記第2駆動電極はm本の駆動電極を含み、前記mおよびnの数はそれぞれ変更可能である、入力検出装置。
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