以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまでも一例にすぎず、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、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。
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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。以下の説明は、入力検出装置として、タッチ検出機能付き液晶表示装置を例として述べるが、これに限定されるものではない。例えば、入力検出装置は、タッチ検出機能付きOLED表示装置でもよいし、表示機能を有していないタッチパネル等であってもよい。
(実施の形態1)
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。すなわち、実施の形態1では液晶表示装置の中に電磁誘導方式のタッチパネルと静電容量方式のタッチパネルが内蔵されている。先ず、表示装置の基本的な構成を説明し、次に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、電界タッチ検出とも称する)の原理を説明する。
<表示装置の基本的な構成>
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1(A)において、TL(0)〜TL(p)は、第1基板TGBの第1主面TSF1に形成された駆動電極を示している。また、RL(0)〜RL(p)は、第2基板CGBの第1主面CSF1に形成された検出電極を示している。図1(A)では、第1基板TGBと第2基板CGBとが分離して、描かれているが、実際には、図1(B)に示すように、液晶層を挟んで、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配置されている。
図1(B)では、第1基板TGBの第1主面TSF1と第2主面CSF2との間に駆動電極TL(0)〜TL(n+2)、液晶層およびカラーフィルタCFTが配置されている。第2基板CGBの第1主面CSF1には、複数の検出電極RL(0)〜RL(p)と偏光板が配置されている。13は検出電極RL(n)に接続された単位検出回路である。
本明細書では、表示装置1を、図1(A)に示すように、第2基板CGBおよび第1基板TGBの第1主面CSF1、TSF1側から見たときの状態を、平面視として説明する(図1(B)に示した目視方向)。平面視で見たとき、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、第1基板TGBの第1主面TSF1において、行方向(横方向)に延在し、列方向(縦方向)に平行に配置されている。また、検出電極RL(0)〜RL(p)は、第2基板CGBの第1主面CSF1において、列方向(縦方向)に延在し、行方向(横方向)に平行に配置されている。
駆動電極TL(0)〜TL(p)と検出電極RL(0)〜RL(p)とは立体交差するように配置され、互いに電気的に分離している。駆動電極TLと検出電極RLとの間に形成される容量を図1(B)の破線で示す。
図1(A)では駆動電極TL(0)〜TL(p)と検出電極RL(0)〜RL(p)とが直交するように配置されているがこれに限定されず所定の角度で交差していてもよい。本実施形態では、駆動電極TL(0)〜TL(p)を電磁誘導方式または静電容量方式のタッチ駆動電極として兼用し、検出電極RL(0)〜RL(p)を電磁誘導方式または静電容量方式のタッチ検出電極として兼用できるようになっている。また、駆動電極TL(0)〜TL(p)は表示装置の共通電極としても兼用できるようになっている。
<磁界検出の原理>
図2は、ペン検出時すなわち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、図2(B)は、磁界検出期間のときの動作を示す。なお図2(A)〜(C)は、図1(A)を90度回転させた状態を示す。
磁界発生期間においては、駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、所定の駆動電極間の端部が、電気的に接続され、端部が接続された駆動電極に、所定の電圧(例えば接地電圧Vs)と磁界駆動信号が供給される。例えば、図1に示した駆動電極TL(0)およびTL(2)のそれぞれの端部のうち、他方の端部が、図1の右側において電気的に接続される。これにより、互いに平行に配置されている駆動電極TL(0)およびTL(2)が、直列的に接続される。駆動電極TL(0)の一方の端部に、図1の左側において、接地電圧Vsを供給し、駆動電極TL(2)の一方の端部に、図1の左側において、磁界駆動信号を供給する。ここで、磁界駆動信号は、その電圧が周期的に変化する信号である。駆動電極TL(0)およびTL(2)によって、この駆動電極により挟まれた領域(形成された領域)を内側とした磁界発生コイルが構成され、この磁界発生コイルは、磁界駆動信号の電圧の変化に応じた磁界を、その内側で発生する。
図2(A)において、GX(n−1)は、駆動電極TL(0)、TL(2)によって構成された磁界発生コイルを示し、GX(n)〜GX(n+4)のそれぞれは、磁界発生コイルGX(n−1)と同様に、駆動電極TL(1)、TL(3)〜TL(p)によって構成された磁界発生コイルを示している。
図2(A)において、CおよびL1は、ペンPenに内蔵されている容量素子およびコイルを示している。容量素子CとコイルL1は、共振回路を構成するように、並列接続されている。磁界発生期間において、磁界発生コイルGX(n−1)〜GX(n+3)のそれぞれの一方の端部には、接地電圧Vsが供給される。磁界駆動信号CLKが、磁界発生コイルGX(n)の他方の端部に供給される。これにより、磁界発生コイルGX(n)が、磁界駆動信号CLKの電圧変化に応じた磁界φ1を発生する。ペンPenが、磁界発生コイルGX(n)に近接していれば、磁界発生コイルGX(n)とコイルL1との間は電磁結合され、磁界φ1によってコイルL1に相互誘導による誘起電圧が発生し、容量素子Cが充電される。
次に、図2(B)に示す磁界検出期間に移行する。磁界検出期間においては、検出電極RL(0)〜RL(p)を用いて、磁界の検出が行われる。検出電極RL(0)〜RL(p)は一対の端部を有している。検出電極RL(0)〜RL(p)のうち、所定の検出電極間の他方の端部が、互いに電気的に接続される。例えば、図1に示した検出電極RL(0)とRL(3)のそれぞれの他方の端部が、図1の上側において電気的に接続される。これにより、平行に配置された検出電極RL(0)、RL(3)が直列的に接続される。磁界検出期間においては、検出電極RL(3)の一方の端部に所定の電圧Vsが供給され、検出電極RL(0)の一方の端部が、単位検出回路に接続される。これにより、検出電極RL(0)とRL(3)とによって挟まれた領域(形成された領域)を内側とした磁界検出コイルが形成され、この磁界検出コイルによって、ペンPenからの磁界の検出が行われる。
図2(B)において、DY(n−2)は、検出電極RL(0)、RL(3)によって構成された磁界検出コイルを示しており、DY(n−1)〜DY(n+1)は、同様に検出電極RL(2)〜RL(p)によって構成された磁界検出コイルを示している。磁界検出期間のとき、磁界検出コイルDY(n−1)〜DY(n+1)のそれぞれの一方の端部に、所定の電圧Vsが供給され、それぞれの他方の端部における信号Rx(n−2)〜Rx(n+1)が、単位検出回路に供給される。
磁界発生期間において、容量素子Cに充電が行われていれば、磁界検出期間のとき、コイルL1は、容量素子Cに充電されている電荷に従って、共振回路の共振周波数に応じて変化する磁界φ2を発生する。図2(B)では、磁界検出コイルDY(n)の内側に、コイルL1の中心(一点鎖線)が存在している。そのため、磁界検出コイルDY(n)とコイルL1との間で電磁結合が発生し、相互誘導によって、磁界検出コイルDY(n)に誘起電圧が発生する。その結果、磁界検出コイルDY(n)の他方の端部における信号Rx(n)は、容量素子Cに充電されている電荷量に応じて変化することになる。磁界検出コイルDY(n)に接続された単位検出回路は、この信号Rx(n)の変化を検出信号として出力する。これにより、ペンPenが近接(タッチ)しているか否か、および座標を抽出することが可能となる。また、電荷量に応じて検出信号が変化するため、ペンPenとの距離を求めることが可能となる。
図2(C)は、図2(B)に続いて移行した磁界発生期間を示している。図2(A)と異なるのは、磁界発生コイルGX(n+1)に磁界駆動信号CLKが供給されていることである。この時磁界発生コイルGX(n+1)の内側にコイルL1の中心が存在しないので、コイルL1に誘起電圧が発生せず、容量素子Cは充電されない。これにより、図2(C)に続いて移行する磁界検出期間においては、ペンPenの近接が検出されない。以降、同様にして、駆動する磁界発生コイルと磁界検出コイルをスキャンすることにより表示領域におけるペンPenの検出が行われる。
<電界検出の原理>
図3は、指検出時、すなわち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。
駆動電極TL(2)に、電界駆動信号Tx(2)が供給されると、図3(B)に示すように、駆動電極TL(2)と、この駆動電極TL(2)と直交する検出電極RL(n)との間で電界が発生する。このとき、指FGが、駆動電極TL(2)の近傍をタッチしていると、指FGと駆動電極TL(2)との間でも電界が発生し、駆動電極TL(2)と検出電極RL(n)との間で発生している電界が減少する。これにより、駆動電極TL(2)と検出電極RL(n)との間の電荷量が減少する。その結果、図3(C)に示すように、駆動信号Tx(2)の供給に応答して生じる電荷量は、指FGがタッチしているときは、タッチしていないときに比べてΔQだけ減少する。電荷量の差は、電圧の差として表れ、単位検出回路13−nに供給され、検出信号として出力される。
他の駆動電極についても、同様にして、電界駆動信号を供給することにより、指FGがタッチしているか否かに応じた信号の電圧変化が、検出電極RL(0)〜RL(p)に生じ、検出信号として出力されることになる。これにより、指FGがタッチしているか否か、および座標を抽出することが可能となる。
上記したように、磁界検出の際には、駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、選択された駆動電極に接地電圧と磁界駆動信号が供給され、電界検出の際には、選択された駆動電極に電界駆動信号が供給される。一方、表示の際には、駆動電極TL(0)〜TL(p)に、表示駆動信号が供給される。表示駆動信号によって、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれは、同じ電圧とされるため、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、1個の共通電極と見なすことができる。
<表示装置の全体構成>
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SCL、第2スキャナ回路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(表示部)と周辺回路等が配置された周辺領域(周辺部)とを備えている。図4では、2が、表示領域である。
表示領域2は、複数の画素が行列状に配置された画素配列を有している。画素配列には、複数の信号線、複数の駆動電極、複数の走査線および複数の検出電極が配置されている。図4を参照して述べると、画素配列において、信号線SL(0)〜SL(p)は、縦方向(列方向)に延在し、横方向(行方向)に平行に配置されている。また、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、横方向に延在し、縦方向に平行に配置されている。さらに、走査線は、横方向に延在し、縦方向に平行に配置され、検出電極RL(0)〜RL(p)は、縦方向に延在し、横方向に平行に配置されている。この場合、画素は、かかる複数の信号線と複数の走査線とが交差することにより形成される空間に配置されている。表示の期間(表示期間)においては、信号線と走査線により、画素が選択され、選択された画素には、そのときの信号線の電圧と、駆動電極の電圧が印加され、信号線と駆動電極との間の電圧差に従った表示が行われる。
制御装置3は、外部端子Ttに供給されるタイミング信号と入力端子Tiに供給される画像情報とを受け、表示期間のとき、画像情報に従った画像信号を形成し、複数の信号線SL(0)〜SL(p)に供給する。また、制御装置3は、外部端子Ttに供給されるタイミング信号とタッチ制御装置5からの制御信号SWとを受け、種々の信号を形成する。図4には、制御装置3により形成される信号のうち、説明に必要な信号のみが、代表として描かれている。すなわち、制御装置3は、同期信号TSHD、駆動信号TPH、TPL、制御信号COMFL、検出タイミング信号TPSEL、状態選択信号VSEL1、VSEL2を形成する。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AR、CK−BR、CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLを形成する。
特に制限されないが、この実施の形態1において、制御装置3は、離間量レジスタ(第1レジスタ)S−REGを備えている。離間量は磁界発生時に複数の駆動電極を選択してコイルを形成する時に、選択される駆動電極の間に配置される非選択の駆動電極の数nに相当する。離間量nによりペン検出時の検出感度や検出精度が調整可能である。この離間量レジスタS−REGに格納された情報に基づいて、制御装置3は、スタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLおよびシフトクロック信号を形成する。また、制御装置3は、破線で示した束レジスタ(第2レジスタ)C−REGを備えている。束レジスタC−REGに格納される束ね数は複数の駆動電極を選択してコイルを形成するときにそれぞれの駆動電極に含まれる隣接する駆動電極の数mである。束ね量mはコイルの太さを選択する情報であり、束ね数により入力検出装置の検出感度や検出精度が調整可能である。この束レジスタC−REGは、後で実施の形態3で説明するので、ここでは説明を省略する。
同期信号TSHDは、表示領域2において表示を行う表示期間とタッチ検出を行うタッチ検出期間とを識別する同期信号である。制御装置3は、この同期信号TSHDによって、タッチ制御装置5が、タッチ検出期間の際に動作するように制御する。
ゲートドライバ4は、表示のとき、制御装置3からのタイミング信号に従って走査線信号Vs0〜Vspを形成し、表示領域2内の走査線に供給する。表示期間においては、ハイレベルの走査線信号が供給されている走査線に接続されている画素が選択され、選択された画素は、そのとき信号線SL(0)〜SL(p)に供給されている画像信号に従った表示を行う。
検出回路DETは、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際に、検出電極RL(0)〜RL(p)における信号の変化を検出し、検出信号Rx(0)〜Rx(p)として出力する。
タッチ制御装置5は、検出信号Rx(0)〜Rx(p)を受け、タッチされた位置の座標を抽出し、外部端子Toから出力する。また、タッチ制御装置5は、制御信号SWを出力するとともに、同期信号TSHDを受け、表示制御装置3に同期して動作する。
表示領域2は、画素配列の行に平行した辺2−U、2−Dと、画素配列の列に平行した辺2−R、2−Lを有している。ここで、辺2−Uと辺2−Dは、互いに対向した辺であり、この2辺の間に、画素配列における複数の駆動電極と複数の走査線が配置されている。また、辺2−Rと辺2−Lも、互いに対向した辺であり、この2辺の間に、画素配列における複数の信号線と複数の検出電極が配置されている。
第1スキャナ回路SCLおよび第1選択駆動回路SDLは、表示領域2の辺2−Lに沿って、複数の駆動電極の一方の端部に近接するように配置されており、第1選択駆動回路SDLは、辺2−Lにおいて、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれの一方の端部に接続されている。同様に、第2スキャナ回路SCRおよび第2選択駆動回路SDRは、表示領域2の辺2−Rに沿って、複数の駆動電極の他方の端部に近接するように配置されており、第2選択駆動回路SDRは、辺2−Rにおいて、駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれの他方の端部に接続されている。
第1スキャナ回路SCLは、一対のスキャナ回路SCAL、SCBLを有し、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。同様に、第2スキャナ回路SCRは、一対のスキャナ回路SCAR、SCBRを有し、第2選択駆動回路SDRは、選択回路SELRと駆動回路DRVRを有している。本明細書においては、第1スキャナ回路SCLおよび第2スキャナ回路SCRと区別するために、スキャナ回路SCBLは、第1単位スキャナ回路SCBLとも称し、スキャナ回路SCALは、第2単位スキャナ回路SCALとも称することがある。同様に、スキャナ回路SCBRは、第3単位スキャナ回路SCBRとも称し、スキャナ回路SCARは、第4単位スキャナ回路SCARとも称することがある。駆動回路DRVL及び駆動回路DRVRはそれぞれ信号配線TPHと信号配線TPLとを備える。
第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRは、磁界タッチ検出のとき、駆動電極TL(0)〜TL(p)から、所望の駆動電極を選択し、選択した駆動電極に信号配線TPHおよびTPLを介して磁界駆動信号と接地電圧を供給し、電界タッチ検出のときにも、所望の駆動電極を選択し、選択した駆動電極に信号配線TPHを介して電界駆動信号を供給する。そのため、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRによって、駆動電極を駆動する駆動回路が構成されていると見なすことができる。
第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRについては、後で図を用いて詳しく説明するので、ここでは、これ以上、説明しない。
<表示装置1のモジュール構成>
図5は、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。
領域502であって、表示領域2の辺2−Lとモジュール500の辺500−Lとの間の領域には、図4で示したゲートドライバ4、第1スキャナ回路SCLおよび第1選択駆動回路SDLが配置されている。表示領域2の辺2−Rとモジュール500の辺500−Rとの間の領域には、図4で示した第2スキャナ回路SCRおよび第2選択駆動回路SDRが配置されている。表示領域2の辺2−Dとモジュール500の辺500−Dとの間の領域には、図4で示した検出回路DETおよび制御装置3が配置されている。検出回路DETは、領域501の第1基板TGBの第1主面TSF1に形成された配線および部品により構成されている。平面視で見たとき、検出回路DETを覆うように、制御装置3が、第1基板TGBに実装されている。また、第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRを構成する配線および部品も、領域502における第1基板TGBの第1主面TSF1に形成されている。
図4において説明した検出信号Rx(0)〜Rx(p)は、フレキシブルケーブルFB1内の配線を介して、タッチ制御装置5に供給される。領域501には、フレキシブルケーブルFB2が接続されており、このフレキシブルケーブルFB2に設けられたコネクタCNを介して、タッチ制御装置5と制御装置3との間で信号の送受信が行われる。
表示領域2には、既に述べたように、複数の画素が行列状に配列された画素配列を有しており、画素配列の行に沿って配置された複数の駆動電極TL(0)〜TL(p)および走査線と、配列の列に沿って配置された複数の信号線SL(0)〜SL(p)と複数の検出電極RL(0)〜RL(p)とを備えている。図5には、例として、2個の駆動電極TL(n)、TL(m)と2個の信号線SL(k)、SL(n)と3個の検出電極RL(n−2)〜RL(n)が示されている。なお、図5では、走査線は、省略されているが、走査線は、例示した駆動電極TL(n)、TL(m)と平行して、延在している。
また、図5には、画素配列が、破線PDMとして示されており、画素配列PDMに配置されている複数の画素のうち、表示領域2の4個の角に配置されている画素と、例示した駆動電極および信号線との交差部に配置された画素が、Pixとして示されている。
<第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路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>
図6は、実施の形態1に係わる第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路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6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SCL、第2スキャナ回路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が、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6に示した部分を、代表として説明する。
第1選択駆動回路SDLは、選択回路SELLと駆動回路DRVLとを備えており、表示領域2の辺2−Lに沿って配置されている。駆動回路DRVLは、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した複数の単位駆動回路USLを備えている。また、選択回路SELLも、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれに対応した単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)を備えている。また、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれは、一対の端部n1、n2を有している。
単位駆動回路USLのそれぞれは、単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)に1対1に対応しており、第1スイッチS01と第2スイッチS00とを備えている。第1スイッチS01は、対応する駆動電極の一方の端部n1と信号配線TPHとの間に接続され、第2スイッチS00は、対応する駆動電極の一方の端部n1と信号配線TPLとの間に接続されている。信号配線TPHおよびTPLは磁界発生期間及び電界タッチ検出期間において異なる駆動信号が供給される信号配線である。この実施の形態では、磁界発生期間において信号配線TPHに磁界駆動信号が供給され、電界タッチ検出期間に電界駆動信号が供給される。磁界発生期間において信号配線TPLには接地電圧が供給され、電界タッチ検出期間において信号配線TPLには所定の直流電圧が供給される。この実施の形態において、磁界駆動信号は、接地電圧と異なる電圧値の直流電圧であることが好ましい。第1スイッチS01は、対応する単位選択回路からの第1単位選択信号によってスイッチ制御され、第2スイッチS00も、対応する単位選択回路からの第2単位選択信号によってスイッチ制御される。
駆動電極TL(n)を例にして述べると、単位選択回路SEL(n)と、この単位選択回路SEL(n)に接続された単位駆動回路USLが、駆動電極TL(n)に対応していることになる。駆動電極TL(n)の一方の端部n1は、単位選択回路SEL(n)からの第1単位選択信号SELH_L(n)によってスイッチ制御される第1スイッチS01を介して、信号配線TPHに接続される。また、駆動電極TL(n)の一方の端部n1は、単位選択回路SEL(n)からの第2単位選択信号SELG_L(n)によってスイッチ制御される第2スイッチS00を介して、信号配線TPLに接続される。
残りの駆動電極TL(n+1)〜TL(n+5)のそれぞれも、その一方の端部n1は、対応する単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)からの第1単位選択信号SELH_L(n+1)〜SELH_L(n+5)によってスイッチ制御される第1スイッチS01を介して、信号配線TPHに接続される。また、それぞれの一方の端部n1は、対応する単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)からの第2単位選択信号SELG_L(n+1)〜SELG_L(n+5)によってスイッチ制御される第2スイッチS00を介して、信号配線TPLに接続される。
選択回路SELLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)には、第1スキャナ回路SCLから、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際に、選択信号が供給される。この時第1スキャナ回路SCLを構成する一対のスキャナ回路SCAL、SCBLからそれぞれ第1選択信号および第2選択信号が供給される。すなわち、一対のスキャナ回路SCALとスキャナ回路SCBLとはそれぞれの駆動電極に対応する単位選択回路を供給する。この実施の形態1においては、第1選択信号は、正相の第1選択信号AL(n)〜AL(n+5)と逆相の第1選択信号XAL(n)〜XAL(n+5)によって構成されている。ここで、逆相の第1選択信号XAL(n)〜XAL(n+5)は、正相の第1選択信号AL(n)〜AL(n+5)を位相反転した選択信号である。同様に、第2選択信号も、正相の第2選択信号BL(n)〜BL(n+5)と、位相反転により得られた逆相の第2選択信号XBL(n)〜XBL(n)によって構成されている。
図6では、図面が複雑になるのを避けるために、逆相の第1選択信号は、正相の第1選択信号AL(n)を位相反転した第1選択信号XAL(n)のみが示されている。同様に、逆相の第2選択信号は、正相の第2選択信号BL(n)を位相反転した第2選択信号XBL(n)のみが示されている。以後の説明では、正相の第1選択信号を、第1選択信号と称し、逆相の第1選択信号を、第1反転選択信号と称する。また、正相の第2選択信号を、第2選択信号と称し、逆相の第2選択信号を、第2反転選択信号と称する。
一対のスキャナ回路SCAL、SCBLのそれぞれは、複数のシフト段が直列接続されたシフトレジスタを有しており、それぞれのシフトレジスタには、シフトクロック信号CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AL、ST−BLが供給される。
図7(A)および(B)は、実施の形態1に係わるスキャナ回路SCAL、SCBLの構成を概略的に示すブロック図である。図7(A)は、スキャナ回路SCALの構成を示し、図7(B)は、スキャナ回路SCBLの構成を示している。スキャナ回路SCAL、SCBLのそれぞれは、特に制限されないが、表示領域2に配置された駆動電極TL(0)〜TL(p)のそれぞれに対応したシフト段を備えており、これらのシフト段が、直列的に接続されることによって、シフトレジスタが構成されている。図7(A)および(B)には、図6に示した駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応するシフト段FAL(n)〜FAL(n+5)、FBL(n)〜FBL(n+5)のみが示されている。
シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれは、クロック端子CK、データ入力端子Dおよびデータ出力端子Qを備えており、クロック端子CKに供給されているシフトクロック信号CK−ALの変化に同期して、データ入力端子Dに供給されているデータ(情報)を取り込み、データ出力端子Qから出力する。シフト段FAL(n)のデータ出力端子Qは、次段のシフト段FAL(n+1)のデータ入力端子Dに接続され、シフト段FAL(n+1)のデータ出力端子Qは、次段のシフト段FAL(n+2)のデータ入力端子Dに接続されている。以降、シフト段のデータ出力端子Qが、次段のシフト段のデータ入力端子Qに接続されることにより、シフト段が直列的に接続されている。シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれのクロック端子CKには、シフトクロック信号CK−ALが供給される。また、図7(A)において、初段となるシフト段FAL(n)のデータ入力端子Dには、スタート信号ST−ALが供給される。
磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、駆動電極の選択を示す選択情報が、スタート信号ST−ALとして、シフト段FAL(n)に供給される。また、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、シフトクロック信号CK−ALが周期的に変化する。これにより、例えばシフト段FAL(n)に選択情報であるスタート信号ST−ALが取り込まれ、シフトクロック信号CK−ALが変化するたびに、選択情報であるスタート信号ST−ALは、シフト段FAL(n)からシフト段FAL(n+5)へ向かって順次移動することになる。この実施の形態1においては、特に制限されないが、選択を示す選択情報は、ハイレベルである。そのため、ハイレベルが、シフト段FAL(n)からシフト段FAL(n+5)へ向かって移動することになる。
シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のデータ出力端子Qから出力される信号が、スキャナ回路SCALから出力される第1選択信号となる。シフト段FAL(n)〜FAL(n+5)のそれぞれが、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に1対1で対応しているため、シフト段FAL(n)のデータ出力端子Qから出力される信号が、第1選択信号AL(n)および第1反転選択信号XAL(n)となる。同様に、シフト段FAL(n+1)〜FAL(n+5)のデータ出力端子Qから出力される信号が、第1選択信号AL(n+1)〜AL(n+5)および第1反転選択信号XAL(n+1)〜XAL(n+5)となる。そのため、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際には、第1選択信号AL(n)からAL(n+5)に向かって、第1選択信号は、順次ハイレベルとなり、第1反転選択信号は、第1反転選択信号XAL(n)からXAL(n+5)に向かって、順次ロウレベルとなる。
スキャナ回路SCALを構成するシフト段FAL(n)〜FAL(n+5)を例にして説明したが、スキャナ回路SCBLを構成するシフト段FBL(n)〜FBL(n+5)も同様である。シフト段FBL(n)〜FBL(n+5)には、シフトクロック信号として、CK−BLが供給され、スタート信号として、ST−BLが供給される。選択を示すハイレベルのスタート信号ST−BLは、シフトクロック信号CK−BLの変化に同期して、シフト段FBL(n)からFBL(n+5)へ向かって移動し、第2選択信号BL(n)〜BL(n+5)および第2反転選択信号XBL(n)〜XBL(n+5)として、出力される。
上述したように、一対のスキャナ回路SCALとSCBLとは単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)のそれぞれを共有するため、制御装置3は、第1選択信号ALと第2選択信号BLが同時に同一の単位選択回路に対してハイレベルとならないように制御する。
選択回路SELLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)は、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際、対応する第1選択信号または対応する第2選択信号が、駆動電極の選択を示しているとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する単位駆動回路USL内の第1スイッチS01、第2スイッチS00を、オン状態とするような第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)および第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)を形成する。
第1スキャナ回路SCLおよび第1選択駆動回路SDLを例にして説明したが、第2スキャナ回路SCRおよび第2選択駆動回路SDRも、同様になっている。そのため、第2スキャナ回路SCRおよび第2選択駆動回路SDRについては、簡単に説明する。
第2スキャナ回路SCRも、一対のスキャナ回路SCAR、SCBRを備えており、それぞれのスキャナ回路SCAR、SCBRは、図7(C)および(D)に示すように、複数のシフト段FAR(n)〜FAR(n+5)、FBR(n)〜FBR(n+5)を有するシフトレジスタを備えている。スキャナ回路SCARのシフトレジスタには、ハイレベルのスタート信号ST−ARが供給され、シフトクロック信号CK−ARの変化に同期して、順次移動する。また、スキャナ回路SCBAのシフトレジスタにも、ハイレベルのスタート信号ST−BRが供給され、シフトクロック信号CK−BRの変化に同期して、順次移動する。ここで、ハイレベルのスタート信号ST−AR、ST−BRの移動する方向は、スタート信号ST−AL、ST−BLの移動する方向と同じである。また、シフトクロック信号CK−AR、CK−BRは、シフトクロック信号CK−AL、CK−BLと同じ周期のクロック信号である。
スキャナ回路SCARからは、スキャナ回路SCALと同様に、それぞれの駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)、第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)が出力され、スキャナ回路SCBRからは、スキャナ回路SCBLと同様に、それぞれの駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)、第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)が出力される。なお、図6では、第1反転選択信号XAR(n)と第2反転選択信号XBR(n)のみが示されている。
選択回路SELRは、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)に対応した単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)を備えている。一対のスキャナ回路SCARとSCBRとはそれぞれの単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)を共有する。単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)は、対応する第1選択信号AR(n)〜AR(n+5)、第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)、第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)、第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)および状態選択信号VSEL1、VSEL2を受け、第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)と第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)を形成する。
表示領域2の辺2−Rに沿って配置された駆動回路DRVRは、複数の単位駆動回路USRを備えている。単位駆動回路USRは、対応する駆動電極TL(n)〜TL(n+5)のそれぞれの他方の端部n2と信号配線TPHとの間に接続された第1スイッチS01と他方の端部n2と信号配線TPLとの間に接続された第2スイッチS00とを備えている。単位駆動回路USR内の第1スイッチS01は、対応する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)からの第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)によってスイッチ制御され、第2スイッチS00は、対応する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)からの第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)によってスイッチ制御される。
選択回路SELLと同様に、選択回路SELRを構成する単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)は、磁界タッチ検出および電界タッチ検出の際、対応する第1選択信号または対応する第2選択信号が、駆動電極の選択を示しているとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する単位駆動回路USR内の第1スイッチS01および第2スイッチS00を、オン状態とするような第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)および第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)を形成する。
<第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成>
第1選択駆動回路SDLを構成する選択回路SELLは、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応した複数の単位選択回路SEL(0)〜SEL(p)を備えており、駆動回路DRVLも、駆動電極に対応した複数の単位駆動回路USLを備えている。単位選択回路SEL(0)〜SEL(p)は、互いに同じ構成を有し、単位駆動回路USLも互いに同じ構成を有している。同様に、第2選択駆動回路SDRを構成する選択回路SELRも、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応し、互いに同じ構成を有する単位選択回路SER(0)〜SER(p)を備えており、駆動回路DRVRも、互いに同じ構成を有する複数の単位駆動回路USRを備えている。
そのため、ここでは、駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLを例にして、第1選択駆動回路SDLを説明し、駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SER(n)および単位駆動回路USRを例にして、第2選択駆動回路SDRを説明する。
図8は、実施の形態1に係わる第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRの構成を示す回路図である。ここで、図8(A)は、第1選択駆動回路SDLを構成する単位選択回路SEL(n)と単位駆動回路USLの構成を示しており、図8(B)は、第2選択駆動回路SDRを構成する単位選択回路SER(n)と単位駆動回路USRの構成を示している。
単位選択回路SEL(n)は、N型電界効果トランジスタ(以下、Nトランジスタとも称する)N0L〜N7Lと、P型電界効果トランジスタ(以下、Pトランジスタとも称する)P0L〜P5Lと、インバータ回路IV0L〜IV2Lを備えている。本明細書においては、Pトランジスタは、ゲートに○印を付して、Nトランジスタと区別するように描かれている。
NトランジスタN0LとPトランジスタP0Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続されるように、それぞれのソースとドレインが接続されている。また、NトランジスタN0Lのゲートには、第1選択信号AL(n)が供給され、PトランジスタP0Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN0LとPトランジスタP0Lによって、第1選択信号AL(n)によりスイッチ制御される第1転送スイッチTP1Lが構成されている。同様に、NトランジスタN1LとPトランジスタP1Lによって、第1選択信号AL(n)によりスイッチ制御される第2転送スイッチTP2Lが構成されている。
また、NトランジスタN6LとPトランジスタP4Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続され、NトランジスタN6Lのゲートには、第2選択信号BL(n)が供給され、PトランジスタP4Lのゲートには、第2反転選択信号XBL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN6LとPトランジスタP4Lとによって、第2選択信号BL(n)によりスイッチ制御される第3転送スイッチTP3Lが構成されている。同様に、NトランジスタN7LとPトランジスタP5Lによって、第2選択信号BL(n)によりスイッチ制御される第4転送スイッチTP4Lが構成されている。
第1転送スイッチTP1Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL1が供給され、第3転送スイッチTP3Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL2が供給されている。また、第1転送スイッチTP1Lと第3転送スイッチTP3Lのそれぞれの他方の端子は、共通に接続され、インバータ回路IV1Lの入力に接続されている。同様に、第2転送スイッチTP2Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL2が供給され、第4転送スイッチTP4Lの一方の端子には、状態選択信号VSEL1が供給されている。また、第2転送スイッチTP2Lと第4転送スイッチTP4Lの他方の端子は、共通に、インバータ回路IV2Lの入力に接続されている。
インバータ回路IV1Lの出力は、第1単位選択信号SELH_L(n)として、対応する単位駆動回路USLに供給され、インバータ回路IV2Lの出力は、第2単位選択信号SELG_L(n)として単位駆動回路USLに供給される。単位駆動回路USLは、駆動電極TL(n)の一方の端部n1と信号配線TPHとの間に接続されたPトランジスタP6Lと、駆動電極TL(n)の一方の端部n1と信号配線TPLとの間に接続されたPトランジスタP7Lとを備えている。このPトランジスタP6Lが、図6に示した第1スイッチS01に相当し、PトランジスタP7Lが、図6に示した第2スイッチS00に相当する。PトランジスタP6Lは、そのゲートに、インバータ回路IV1Lから第1単位選択信号SELH_L(n)が供給され、スイッチ制御される。また、PトランジスタP7Lは、そのゲートに、インバータ回路IV2Lから第2単位選択信号SELG_L(n)が供給され、スイッチ制御される。
NトランジスタN2LとN3Lは、そのソース・ドレイン経路が、インバータ回路IV1Lの入力と所定の電圧VGLOとの間に直列的に接続されるように、直列接続されている。NトランジスタN2Lのゲートには、第2反転選択信号XBL(n)が供給され、NトランジスタN3Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給されている。これにより、第1選択信号AL(n)および第2選択信号BL(n)が、ロウレベルとなっているとき、すなわち駆動電極TL(n)が非選択のとき、NトランジスタN2LとNトランジスタN3Lがオン状態となり、インバータ回路IV1Lの入力には、所定の電圧VGLOが供給されることになる。この所定の電圧VGLOは、例えばロウレベルに相当する接地電圧である。そのため、駆動電極TL(n)が非選択のとき、インバータ回路IV1Lからハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n)が、PトランジスタP6Lに供給されることになり、PトランジスタP6Lはオフ状態となる。
NトランジスタN4LとPトランジスタP2Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続され、NトランジスタN4Lのゲートには、第1反転選択信号XAL(n)が供給され、PトランジスタP2Lのゲートには、第1選択信号AL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN4LとPトランジスタP2Lとによって、第1反転選択信号XAL(n)によりスイッチ制御される第5転送スイッチTP5Lが構成されている。また、NトランジスタN5LとPトランジスタP3Lは、それぞれのソース・ドレイン経路が並列的に接続され、NトランジスタN5Lのゲートには、第2反転選択信号XBL(n)が供給され、PトランジスタP3Lのゲートには、第2選択信号BL(n)が供給されている。これにより、NトランジスタN5LとPトランジスタP3Lとによって、第2反転選択信号XBL(n)によりスイッチ制御される第6転送スイッチTP6Lが構成されている。
第5転送スイッチTP5Lと第6転送スイッチTP6Lは直列接続され、制御信号COMFLが、直列接続された第5転送スイッチTP5Lと第6転送スイッチTP6Lを介して、インバータ回路IV0Lの入力に供給されている。このインバータ回路IV0Lの出力は、インバータ回路IV2Lの入力に接続されている。これにより、第1反転選択信号XAL(n)および第2反転選択信号XBL(n)がハイレベルのとき、言い換えるならば、第1選択信号XAL(n)および第2選択信号XBL(n)がロウレベルのとき、第5転送スイッチTP5Lおよび第6転送スイッチTP6Lが、ともにオン状態となる。第1選択信号AL(n)および第2選択信号BL(n)が、ともにロウレベルであるため、対応する駆動電極TL(n)が非選択のとき、インバータ回路IV2Lには、第5転送スイッチTP5L、第6転送スイッチTP6Lおよびインバータ回路IV0Lを介して、制御信号COMFLが供給されることになる。
その結果、制御信号COMFLがハイレベルの時、第2単位選択信号SELG_L(n)はハイレベルとなり、制御信号COMFLがロウレベルの時、第2単位選択信号SELG_L(n)はロウレベルとなる。例えば制御信号COMFLを磁界タッチ検出期間にハイレベルとし、電界タッチ検出期間にロウレベルとすることにより、磁界タッチ検出期間の、第2単位選択信号SELG_L(n)はハイレベルとなる。
これにより、磁界タッチ検出期間においては駆動電極TL(n)がスキャナ回路SCALからもSCBLからも選択されていないとき、第1単位選択信号SELH_L(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)は、ともにハイレベルとなり、単位駆動回路USLを構成するPトランジスタP6LおよびP7Lは、ともにオフ状態となり、対応する駆動電極TL(n)の一方の端部n1を信号配線TPHおよびTPLから電気的に分離する。
また、電界タッチ検出期間においては、駆動電極TL(n)がスキャナ回路SCALからもSCBLからも選択されていないとき、第1単位選択信号SELH_L(n)がハイレベルとなり、第2単位選択信号SELG_L(n)がロウレベルとなるため、単位駆動回路USLを構成するPトランジスタP7Lがオン状態となり、対応する駆動電極TL(n)の一方の端部n1が信号配線TPLに接続される。
これに対して、第1選択信号AL(n)または第2選択信号BL(n)がハイレベルのとき、すなわち対応する駆動電極TL(n)が、スキャナ回路SCALまたはSCBLのどちらかによって選択されたとき、単位駆動回路USLを構成するPトランジスタP6LまたはP7Lが、状態選択信号VSEL1、VSEL2の電圧に応じてオン状態となり、対応する駆動電極TL(n)の一方の端部n1は、信号配線TPHまたはTPLに電気的に接続される。
すなわち、第1選択信号AL(n)が、ハイレベルとなった場合、第1転送スイッチTP1Lと第2転送スイッチTP2Lがオン状態となる。これにより、PトランジスタP6Lのゲートには、インバータ回路IV1Lから、位相反転された状態選択信号VSEL1が、第1単位選択信号SELH_L(n)として供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、インバータ回路IV2Lから、位相反転された状態選択信号VSEL2が、第2単位選択信号SELG_L(n)として供給されることになる。
同様に、第2選択信号BL(n)が、ハイレベルとなった場合には、第3転送スイッチTP3Lおよび第4転送スイッチTP4Lがオン状態となる。その結果、PトランジスタP6Lのゲートには、インバータ回路IV1Lから、位相反転された状態選択信号VSEL2が、第1単位選択信号SELH_L(n)として供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、インバータ回路IV2Lから、位相反転された状態選択信号VSEL1が、第2単位選択信号SELG_L(n)として供給されることになる。
状態選択信号VSEL1、VSEL2は磁界タッチ検出期間において選択された駆動電極の第1駆動状態と第2駆動状態とを選択する信号である。制御装置3は、磁界タッチ検出期間の磁界発生期間において、状態選択信号VSEL1とVSEL2とを、互いにオーバーラップしないように、相補的に複数回変化させる。
例えば、ハイレベルの第1選択信号AL(n)によって、第1転送スイッチTP1Lと第2転送スイッチTP2Lがオン状態にされている場合、周期的に電圧が変化する第1単位選択信号SELH_L(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)が、PトランジスタP6L、P7Lに供給される。このとき、状態選択信号VSEL1とVSEL2は、相補的に変化するため、第1単位選択信号SELH_L(n)と第2単位選択信号SELG_L(n)の電圧も相補的に変化することになる。これにより、PトランジスタP6LとP7Lは、状態選択信号VSEL1とVSEL2の変化に同期して交互にオン状態とオフ状態とを繰り返す。その結果、磁界発生期間に信号配線TPHとTPLに供給されている磁界駆動信号と接地電圧が、単位駆動回路USLを介して、時間的に交互に駆動電極TL(n)に供給されることになる。
同様に、ハイレベルの第2選択信号BL(n)によって、第3転送スイッチTP3LとTP4Lがオン状態にされている場合には、位相反転された状態選択信号VSEL2が、第1単位選択信号SELH_L(n)として、インバータ回路IV1LからPトランジスタP6Lに供給され、位相反転された状態選択信号VSEL1が、第2単位選択信号SELG_L(n)として、インバータ回路IV2LからPトランジスタP7Lに供給されることになる。その結果、信号配線TPHとTPLに供給されている磁界駆動信号と接地電圧が、単位駆動回路USLを介して、時間的に交互に駆動電極TL(n)に供給されることになる。
第1選択信号AL(n)がハイレベルのとき、PトランジスタP6Lのゲートには、位相反転された状態選択信号VSEL1が供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、位相反転された状態選択信号VSEL2が供給される。これに対して、第2選択信号BL(n)がハイレベルの時、PトランジスタP6Lのゲートには、位相反転された状態選択信号VSEL2が供給され、PトランジスタP7Lのゲートには、位相反転された状態選択信号VSEL1が供給される。すなわち、駆動電極TL(n)を、スキャナ回路SCALが選択した時とスキャナ回路SCBLが選択した時とでは、状態選択信号の変化に応じて駆動電極の端部n1に接続される信号配線が逆になる。
状態選択信号VSEL1、VSEL2は電界タッチ検出期間においては、互いにオーバーラップしない値をとり、また、電界タッチ検出期間において値を変化しない。
駆動電極TL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)とそれに対応した単位駆動回路USLを例にして説明したが、選択回路SELL内の残りの単位選択回路および駆動回路DRVL内の残りの単位駆動回路も同様である。
表示領域2(図4)の辺2−Rに沿って配置された第2選択駆動回路SDR内の選択回路SELRおよび駆動回路DRVRも、選択回路SELLおよび駆動回路DRVLと同様に、駆動電極TL(0)〜TL(p)に対応した単位選択回路SER(0)〜SER(p)と単位駆動回路USRによって構成されている。単位選択回路SER(0)〜SER(p)は、互いに同じ構成を有しており、複数の単位駆動回路USRも互いに同じ構成を有しているため、図8(B)には、単位選択回路SER(n)と、この単位選択回路SER(n)に対応した単位駆動回路USRが代表として示されている。
単位選択回路SER(n)は、図8(A)に示した単位選択回路SEL(n)と同じ構成を有し、単位駆動回路USRは、図8(A)に示した単位駆動回路USLと同じ構成を有している。また、単位選択回路SER(n)および単位駆動回路USRの動作は、単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLと同じである。そのため、ここでは、単位選択回路SEL(n)および単位駆動回路USLとの対応関係のみを述べて、構成と動作の詳しい説明は省略する。
単位選択回路SER(n)は、NトランジスタN0R〜N7Rと、PトランジスタP0R〜P5Rと、インバータ回路IV0R〜IV2Rを備えている。ここで、NトランジスタN0R〜N7Rは、図8(A)で説明したNトランジスタN0L〜N7Lに対応し、PトランジスタP0R〜P5Rは、図8(A)で説明したPトランジスタP0L〜P5Lに対応し、インバータ回路IV0R〜IV2Rは、図8(A)で説明したインバータ回路IV0L〜IV2Lに対応する。また、TP1R〜TP6Rは、第1〜第6転送スイッチであり、図8(A)で説明した第1〜第6転送スイッチTP1L〜TP6Lに対応している。また、単位駆動回路USRは、図8(A)で説明したPトランジスタP6LおよびP7Lに対応するPトランジスタP6RおよびP7Rを備えている。
単位選択回路SER(n)には、表示領域2の辺2−Rに沿って配置された第2スキャナ回路SCR内のスキャナ回路SCARから第1選択信号AR(n)と第1反転選択信号XAR(n)が供給され、さらに第2スキャナ回路SCR内のスキャナ回路SCBRから第2選択信号BR(n)と第2反転選択信号XBR(n)が供給される。また、単位選択回路SER(n)には、状態選択信号VSEL1、VSEL2、制御信号COMFLおよび所定の電圧VGLOが供給され、図8(A)で説明した単位選択回路SEL(n)と同様にして、第1単位選択信号SELH_R(n)と第2単位選択信号SELG_R(n)を形成する。
単位駆動回路USR内のPトランジスタP6RとP7Rは、対応する駆動電極TL(n)の他方の端部n2と信号配線TPH、TPLとの間に接続され、図8(A)で説明した単位駆動回路USLと同様に、第1単位選択信号SELH_R(n)と第2単位選択信号SELG_R(n)によってスイッチ制御される。
<磁界タッチ検出の基本動作>
実施の形態1における磁界タッチ検出および電界タッチ検出の全体動作を説明する前に、磁界タッチ検出の基本動作を説明しておく。図9は、実施の形態1に係わる磁界タッチ検出の動作を説明するための説明図である。ここでの説明は、図2(A)および(C)で説明した磁界発生期間における動作に該当する。
図2(A)および(B)では、磁界検出の原理を説明するために、平行に配置されている駆動電極間を、電気的に直列的に接続することにより、磁界発生コイルGX(n−1)〜GX(n+3)を構成する例を説明した。実施の形態1においては、平面視で見たとき、平行に配置されている一対の駆動電極において、互いに流れる電流の方向が反対になるようにすることにより、それぞれの駆動電極において磁界を発生させ、発生した磁界が、一対の駆動電極に挟まれた領域において重畳されるようにすることによって、強い磁界が発生するようにされている。この場合、平行に配置され、それぞれ反対方向に電流が流れる一対の駆動電極によって、駆動電極同士が直列に接続されていなくても、磁界発生コイル(例えば、GX(n))が構成されていると見なすことができる。
磁界発生コイルを構成する駆動電極は一つでもよいが、一対とする駆動電極に互いに反対に電流が流れるようにして構成された磁界発生コイルは磁界強度が高まるので入力検出装置の検出感度を向上させることができる。
このような磁界発生コイルの構成により静電容量方式のタッチパネル構成の電極や金属配線等を電磁誘導方式のタッチ検出に使用することができる。
以下、図4、図6〜図9を用いて、磁界タッチ検出における磁界発生期間の動作概要を説明する。
図9において同時に選択される一対の駆動電極のうち、駆動電極TL(n+3)を第1駆動電極とし、駆動電極TL(n+1)を第2駆動電極として説明する。
第1駆動電極TL(n+3)と第2駆動電極TL(n+1)とはそれぞれ1個の駆動電極からなる。言い換えればそれぞれ隣接する駆動電極を1個含んでいるので、この時束ね量mは1である。また、第1駆動電極TL(n+3)と第1駆動電極TL(n+1)とは間に1個の駆動電極TL(n+2)を挟んで離間して配置されているので、この時離間量nは1である。
制御装置3は、第1駆動電極TL(n+3)と2駆動電極TL(n+1)の端部n1をスキャナ回路SCALとスキャナ回路SCBLとがそれぞれ同時に選択するように制御する。また同時に第1駆動電極TL(n+3)と2駆動電極TL(n+1)の端部n2をスキャナ回路SCARとスキャナ回路SCBRがそれぞれ同時に選択するように制御する。すなわち、選択される駆動電極の同時に両端が異なる信号配線に接続されるようにする。
この時、スキャナ回路SCALがスキャナ回路SCBLよりもn+m個分先の第1駆動電極TL(n+3)を選択し、スキャナ回路SCBRがスキャナ回路SCARよりもn+m個分先の第1駆動電極TL(n+3)を選択するように制御する。
まず、図4に示した離間量レジスタS−REGに、離間量として1(n=1)を示す値が設定される。また束レジスタC−REGに束ね量として1(m=1)が設定される。
これにより、制御装置3は、シフトクロック信号CK−BLを変化させる前にシフトクロック信号CK−ALを2回(束ね量m+離間量n)、変化させる。この時、最初にシフトクロック信号CK−ALが1(m)回分変化する間、スタート信号ST−ALをハイレベルとし、その後1(n)回分シフトクロック信号が変化する間は、スタート信号ST−ALをロウレベルとする。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−ARを変化させる前に、m+n(2)回分、シフトクロック信号CK−BRを変化させる。このときも、最初にシフトクロック信号CK−BRが1(m)回分変化する間、スタート信号ST−BRをハイレベルとし、その後1(n)回分シフトクロック信号が変化する間は、スタート信号ST−BRをロウレベルとする。すなわち、シフトクロック信号CK−ALとシフトクロック信号CK−BRはシフトクロック信号CK−BL、CK−ARが変化する前に、同時に、m+n回分変化する。
制御装置3は、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを、m+n分変化させた後、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRのそれぞれを、同一の周期で変化させる。また、制御装置3は、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−ARを、最初に変化させるとき、スタート信号ST−BLおよびST−ARのそれぞれを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。
これにより、スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいては、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタに比べて、ハイレベルのスタート信号(選択情報)が、2個のシフト段分だけ、先に移動することになる。同様に、スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいては、スキャナ回路SCARのシフトレジスタに比べて、ハイレベルのスタート信号(選択情報)が、2個のシフト段分だけ、先に移動することになる。
例えば、図7(B)に示したスキャナ回路SCBLのシフト段FBL(n)が、ハイレベルのスタート信号を保持しているとき、図7(A)に示したスキャナ回路SCALでは、シフト段FAL(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を保持している状態となる。このとき、図7(C)に示したスキャナ回路SCARにおいては、シフト段FAR(n)が、ハイレベルのスタート信号を保持しており、図7(D)に示したスキャナ回路SCBRにおいては、シフト段FBR(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を保持している状態となる。この状態で、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRが変化すると、それぞれのシフトレジスタに格納されているハイレベルのスタート信号は移動し、シフト段FAL(n+3)、FBL(n+1)、FAR(n+1)およびFBR(n+3)のそれぞれが、ハイレベルのスタート信号を保持する状態へ変化する。
この状態へ変化することにより、スキャナ回路SCALは、第1選択信号AL(n+3)をハイレベルにし、第1選択信号AL(n)〜AL(n+2)およびAL(n+4)〜AL(n+5)をロウレベルにする。同様に、スキャナ回路SCBLは、第2選択信号BL(n+1)をハイレベルにし、第2選択信号BL(n)およびBL(n+2)〜AL(n+5)をロウレベルにする。また、スキャナ回路SCARは、第1選択信号AR(n+1)をハイレベルにし、第1選択信号AR(n)およびAR(n+2)〜AL(n+5)をロウレベルにする。同様に、スキャナ回路SCBRは、第2選択信号BR(n+3)をハイレベルにし、第2選択信号BR(n)〜BR(n+2)およびBR(n+4)〜BR(n+5)をロウレベルにする。
その結果、ハイレベルの第1選択信号AL(n+3)が供給される単位選択回路SEL(n+3)に対応する単位駆動回路USLは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1を、信号配線TPHまたはTPLに接続することになる。同様に、ハイレベルの第2選択信号BL(n+1)が供給される単位選択回路SEL(n+1)に対応する単位駆動回路USLは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+1)の一方の端部n1を、信号配線TPHまたはTPLに接続する。このとき、ハイレベルの第2選択信号BR(n+3)が供給される単位選択回路SER(n+3)に対応する単位駆動回路USRは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+3)の他方の端部n2を、信号配線TPLまたはTPHに接続し、ハイレベルの第1選択信号AR(n+1)が供給される単位選択回路SER(n+1)に対応する単位駆動回路USRは、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、対応する駆動電極TL(n+1)の他方の端部n2を、信号配線TPLまたはTPHに接続する。
状態選択信号VSEL1とVSEL2は、相補的に複数回変化する信号であるため、一方がハイレベルの時にはもう一方はロウレベルとなるようになっている。例えば状態選択信号VSEL1がハイレベルで、状態選択信号VSEL2がロウレベルのとき、単位選択回路SEL(n+3)および単位選択回路SER(n+1)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+3)およびSELG_R(n+1)は、ハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+3)およびSELH_R(n+1)は、ロウレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+3)およびSER(n+1)に対応する単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオン状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオフ状態となる。
これに対して、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+1)およびSELG_R(n+3)は、ロウレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+1)およびSELH_R(n+3)は、ハイレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)に対応した単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオフ状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオン状態となる。
図6には、このときの状態が示されている。すなわち、単位選択回路SEL(n+3)、SER(n+1)に対応した単位駆動回路USL、USR内のPトランジスタP6L、P6R(第1スイッチS01)を介して、第1駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1と第2駆動電極TL(n+1)の他方の端部n2は、信号配線TPHに接続され、図9に+で図示された磁界駆動信号が供給されている。また、単位選択回路SER(n+3)、SEL(n+1)に対応した単位駆動回路USR、USL内のPトランジスタP7L、P7R(第2スイッチS00)を介して、駆動電極TL(n+3)の他方の端部n2と駆動電極TL(n+1)の一方の端部n1は、信号配線TPLに接続され、図9の0で図示された接地電圧が供給されている。
この時、図9の+で図示される磁界駆動信号を第1駆動電圧とし、図9の0で図示される接地電圧を第2駆動電圧としたとき、第1駆動電極TL(n+3)は一方の端部n1から第1駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第2駆動電圧が供給される第1駆動状態となっている。同時に、第2駆動電極TL(n+1)は一方の端部n1から第2駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第1駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。
次に、状態選択信号VSEL1がロウレベルとなり、状態選択信号VSEL2がハイレベルとなると、単位選択回路SEL(n+3)および単位選択回路SER(n+1)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+3)およびSELG_R(n+1)は、ロウレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+3)およびSELH_R(n+1)は、ハイレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+3)およびSER(n+1)に対応する単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオフ状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオン状態となる。
このとき、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)から出力される第2単位選択信号SELG_L(n+1)およびSELG_R(n+3)は、ハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n+1)およびSELH_R(n+3)は、ロウレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n+1)および単位選択回路SER(n+3)に対応した単位駆動回路USLおよびUSRにおいては、PトランジスタP6LおよびP6R(第1スイッチS01)がオン状態となり、PトランジスタP7LおよびP7R(第2スイッチS00)がオフ状態となる。
その結果、駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1と駆動電極TL(n+1)の他方の端部n2には、信号配線TPLから図9の0で図示される接地電圧が供給され、TL(n+3)の他方の端部n2と駆動電極TL(n+1)の一方の端部n1には、信号配線TPHから図9の+で図示される磁界駆動信号が供給されることになる。
この時、第1駆動電極TL(n+3)は一方の端部n1から第2駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第1駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。同時に、第2駆動電極TL(n+1)は一方の端部n1から第1駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第2駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。
図9(A)は、状態選択信号VSEL1をハイレベルにし、状態選択信号VSEL2をロウレベルにしたときに、選択された駆動電極TL(n+3)、TL(n+1)に供給される駆動電圧の関係を示した図である。一方、図9(B)は、状態選択信号VSEL1をロウレベルにし、状態選択信号VSEL2をハイレベルにしたときに、選択された駆動電極TL(n+3)、TL(n+1)に供給される駆動電圧の関係を示した図である。
図9(A)では、第1駆動電極TL(n+3)は一方の端部n1から+で図示される第1駆動電圧が供給され、他方の端部n2から0で図示される第2駆動電圧が供給される第1駆動状態となっている。同時に、第2駆動電極TL(n+1)は一方の端部n1から0で図示される第2駆動電圧が供給され、他方の端部n2から+で図示される第1駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。この時第1駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1(辺2−L側)から他方の端部n2(辺2−R側)へ向かう方向に電流I2が流れ、第2駆動電極TL(n+1)の他方の端部n2(辺2−R側)から一方の端部n1(辺2−L側)へ向かう方向に電流I1が流れるので、電流I2とI1の向きが反対となっている。電流I2とI1により形成された磁界φ12とφ11が駆動電極TL(n+2)の領域で重畳する。
一方、図9(B)では、第1駆動電極TL(n+3)は一方の端部n1から第2駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第1駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。同時に、第2駆動電極TL(n+1)は一方の端部n1から第1駆動電圧が供給され、他方の端部n2から第2駆動電圧が供給される第2駆動状態となっている。この時第1駆動電極TL(n+3)の他方の端部n2(辺2−R側)から一方の端部n1(辺2−L側)へ向かう方向に電流I1が流れ、第2駆動電極TL(n+1)において一方の端部n1(辺2−L側)から他方の端部n2(辺2−R側)へ向かう方向に電流I2が流れる。すなわち、図9(A)とは第1駆動電極TL(n+3)と第2駆動電極TL(n+1)の駆動状態が反対になっている。
本明細書においては、磁界タッチ期間において、選択された駆動電極の一方の端部n1に第1駆動電圧が供給され、他方の端部n2に第2駆動電圧が供給された状態を第1駆動状態とし、選択された駆動電極の一方の端部n1に第2駆動電圧が供給され、他方の端部n2に第1駆動電圧が供給された状態を第2駆動状態と定義する。すなわち、選択された駆動電極の端部n1から端部n2の方向に電流が流れる状態を第1駆動状態とし、端部n2から端部n1に電流が流れる状態を第2駆動状態とする。本明細書において、第1駆動電圧は、第2駆動電圧よりも電圧値が大きい電圧であればよい。例えば第1駆動電圧は接地電圧Vsよりも電圧値の高い電圧Vdである。第2駆動電圧は例えば接地電圧Vsである。
この実施の形態1においては、状態選択信号VSEL1、VSEL2の値を相補的に変化させることにより、選択した駆動電極の駆動状態を状態選択信号の変化の周期に応じて、所定時間ごとに、第1駆動状態と、第2駆動状態とに交互に切り替えることができる。すなわち、第1駆動電極TL(n+3)では、図9(A)に示した第1駆動状態と図9(B)に示した第2駆動状態とが状態選択信号の変化に応じて交互に生じる。同時に第2駆動電極TL(n+1)では、図9(A)に示した第2駆動状態と図9(B)に示した第1駆動状態とが状態選択信号の変化に応じて交互に生じる。なお、図6および図9では、第1駆動電極に対し第1駆動状態から第2駆動状態に遷移する動作について説明したが、第2駆動状態の後に第1駆動状態に遷移してもよい。これらは状態選択信号の値により調整できる。
このようにして、選択された駆動電極において、第1駆動状態と第2駆動状態が、時間的に交互に生じるように駆動することで、連続的に、強い磁界を所望の時間、発生させ続けることができる。
図10に、駆動電極の駆動状態を交互に反転させない場合の比較例を説明する。図10(A)は図9(A)と同様に第1駆動電極TL(n+3)が第1駆動状態にあり、第2駆動電極TL(n+1)が第2駆動状態にある状態である。時間経過とともに、第1駆動電極TL(n+3)と第2駆動電極TL(n+1)とに流れる電流I2とI1は徐々に変化量が少なくなり、所定時間経過後には、電流の変化量が定常に達し電流が流れなくなる。これに伴い発生する磁界φ11、φ12も弱くなっていくため、図10(A)の状態だけでは、ペン内のコイルの容量を充分に充電できなかったり、充電に時間がかかる場合があった。また、電流が流れなくなると、図10(B)のように、第1駆動電極TL(n+3)と第2駆動電極TL(n+1)の端部n1と端部n2に例えば接地電圧を供給するリセット状態期間を所定時間設けなければならなかった。図10(B)のリセット状態期間の後、図10(A)の駆動状態に戻すことで、再び電流I2、I1が流れ始め磁界φ11、φ12が発生するが、リセット状態期間は磁界発生に寄与しない時間であるため、リセット操作を行うことで磁界タッチ検出期間が長くなってしまう問題があった。
本発明においては、選択した駆動電極に磁界を発生させるときに、流れる電流の向き、すなわち発生する磁界の向きが反転するような第1駆動状態と第2駆動状態とを交互に連続して行うため、連続的に強い磁界を発生させ続けることができ、ペン内の容量を短い時間であっても充分に充電することが可能となる。これにより磁界検出期間において、ペンPenが発生する磁界φ2が強くなることにより、入力検出装置の検出感度の向上を図ることが可能となる。また、常に駆動電極の両端に異なる電圧が供給され、磁界が発生しないリセット期間を含まないので、磁界タッチ検出における磁界発生期間を短縮することができる。あるいは、磁界φ2が強くなるため、磁界発生期間および/または磁界検出期間を短くすることが可能となり、タッチ検出にかかる時間の短縮化を図ることが可能となる。タッチ検出にかかる時間の短縮を図ることにより、表示領域2の大型化および/または高精細化を図ることが可能となる。
磁界発生期間においては、状態選択信号VSEL1、VSEL2が変化することにより、第1駆動電極および第2駆動電極のそれぞれが、第1駆動状態と第2駆動状態に、少なくとも1回以上、駆動されることになる。特に制限されないが、第1駆動電極および第2駆動電極において、第1駆動状態(または第2駆動状態)から第2駆動状態(または第1駆動状態)へ変化させるタイミングは、第1駆動電極および/または第2駆動電極を流れる電流の変化量(電流変化量)が、所定の値よりも小さくなるタイミングあるいは電流が、時間的に定常になるタイミングで行う。この駆動状態を変化させるタイミングは、状態選択信号VSEL1、VSEL2を変化させるタイミングを制御することにより、変更することが可能である。
第1駆動状態(または第2駆動状態)から第2駆動状態(または第1駆動状態)へ変化させる回数は、ペン内の容量を充分充電できる回数変化させればよく、特に制限されないが、所定期間内において少なくとも1回変化させるようにすればよい。
また、本実施形態においては、磁界発生期間において、信号配線TPHに直流電圧として第1駆動電圧が供給され、信号配線TPLに直流電圧として第2駆動電圧が供給されていることが好ましい。
<磁界タッチ検出の全体動作>
次に、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。実施の形態1に係わる表示装置1の動作を、波形図を用いて説明するが、図面が複雑になるのを避けるために、波形図は、図11および図12に分けてある。
図11には、図4に示した第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRに共通に供給される制御信号COMFL、検出タイミング信号TPSEL、状態選択信号VSEL1、VSEL2および駆動信号TPH、TPLの波形と、第1スキャナ回路SCLに供給されるシフトクロック信号CK−AL、CK−BLおよびスタート信号ST−AL、AT−BLの波形とが示されている。また、図11には、図6に示した単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)から出力される第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)および第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)の波形が示されている。
一方、図12には、第2スキャナ回路SCRに供給されるシフトクロック信号CK−AR、CK−BRおよびスタート信号ST−AR、ST−BRの波形と、図6に示した単位選択回路SER(n)〜SER(n+5)から出力される第1単位選択信号SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)および第2単位選択信号SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)の波形が示されている。図12を、図11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11および図12において、DPは、表示領域2において画像の表示が行われる表示期間を示している。また、TP(n−1)〜TP(n+4)は、磁界検出の期間(以下、磁界タッチ検出期間とも称する)を示している。また、TP(ss)は、磁界タッチ検出を開始する開始期間を示している。この実施の形態1においては、磁界タッチ検出期間TP(n−1)〜TP(n+4)のそれぞれは、図2で説明したように、磁界発生期間と磁界検出期間とによって構成されている。図11では、例として磁界タッチ検出期間TP(n+3)を構成する磁界発生期間に符合TPGが付され、磁界検出期間に符合TPDが付されている。他の磁界タッチ検出期間についても、同様に磁界発生期間TPGとそれに続く磁界検出期間TPDによって、磁界タッチ検出期間は構成されている。
この実施の形態1においては、特に制限されないが、開始期間TP(ss)以降、磁界タッチ検出期間と表示期間DPとが交互に発生するように、制御装置3が制御を行う。また、制御装置3は、1回の磁界タッチ検出期間において、1個の駆動電極の領域で磁界が発生するように制御する。この実施の形態1では、駆動電極TL(0)の領域から駆動電極TL(p)の領域に向けて、順次、磁界が発生するように制御している。図11および図12に示した磁界タッチ検出期間TP(n−1)における磁界発生期間では、駆動電極TL(n−1)の領域において、磁界が発生するように制御する。同様に、磁界タッチ検出期間TP(n)〜TP(n+4)のそれぞれにおける磁界発生期間では、駆動電極TL(n)〜TL(n+4)の領域で磁界が発生するように制御する。
この実施の形態1においては、制御装置3が、制御信号COMFLによって、第1スキャナ回路SCLおよび第2スキャナ回路SCR等に、磁界タッチ検出期間TPと、表示期間DPとを把握させる。また、検出タイミング信号TPSELによって、第1スキャナ回路SCLおよび第2スキャナ回路SCR等に、磁界発生期間TPGを把握させる。すなわち、制御装置3は、磁界タッチ検出期間TPにおいて制御信号COMFLをハイレベルとし、表示期間DPにおいてロウレベルとする。また、磁界発生期間TPGのとき、検出タイミング信号TPSELをハイレベルにする。第1スキャナ回路SCLおよび第2スキャナ回路SCRは、検出タイミング信号TPSELがハイレベルのときに、上記した第1選択信号および第2選択信号を出力する。また、図4に示した検出回路DETは、制御信号COMFLがハイレベルかつ検出タイミング信号TPSELがロウレベルのときに動作する。制御装置3は、制御信号COMFLと検出タイミング信号TPSELがロウレベルの表示期間DPにおいて、信号線SL(0)〜SL(p)に画像信号を供給して表示を行う。
制御装置3は、それぞれの磁界発生期間TPGのとき、状態選択信号VSEL1、VSEL2の電圧を周期的に複数回、変化させる。また、磁界発生期間TPGにおいて、制御装置3は、信号配線TPLに接地電圧Vsを供給し、信号配線TPHに接地電圧Vsより電圧値の高い直流の電圧Vdを供給する。制御装置3は、表示期間DPにおいて信号配線TPLに表示駆動電圧VCOMDCを供給する。VCOMDCは、表示期間の共通電極電位に相当する所定の直流電圧である。この実施の形態ではVCOMDCは接地電圧よりも電位の低い負の直流電圧であるが、これに限定されず、どのような値を設定してもよい。
制御装置3は、時刻t5において、開始期間TP(ss)を始めるときから、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARを変化させ始めるが、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRについては、時刻t5よりも前に、離間量レジスタS−REGに格納されている離間量nと束レジスタC−REGに格納されている束ね量mの合計数だけ、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを変化させる。図11および図12の例では、離間量レジスタS−REGに離間量nとして1が格納され、束レジスタC−REGに束ね量mとして1が格納されている場合を示している。そのため、制御装置3は、時刻t5よりも前の時刻t1およびt3においてシフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを2回変化させる。また、制御装置3は、時刻t0から時刻t2の間、すなわちシフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRが束ね量分、すなわち1回分変化する間、スタート信号ST−ALおよびST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルにし、その後ロウレベルとする。
その後、時刻t4において、制御装置3は、スタート信号ST−BLおよびST−ARを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。制御装置3は、時刻t5において、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CL−ARおよびCK−BLを変化させ、以降、磁界タッチ検出期間のたびに、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CL−ARおよびCK−BLを変化させる。このとき、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BLは、互いに同じ周期となるように、制御装置3は、変化させる。
これにより、スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいて、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−ALを格納しているシフト段は、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号ST−BLを格納しているシフト段よりも、2段先に進んでいることになる。同様に、スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいて、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−BRを格納しているシフト段は、スキャナ回路SCARのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号ST−ARを格納しているシフト段よりも、2段先に進んでいることになる。すなわち、スキャナ回路SCAL、SCBRは、スキャナ回路SCBL、SCARに比べて、離間量n+束ね量m個分に相当する2個分先の駆動電極を選択することになる。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BLが、周期的に変化し、磁界タッチ検出期間TP(n−1)に到達すると、スキャナ回路SCALのシフト段FAL(n)(図7(A)参照)が、ハイレベルのスタート信号を保持し、ハイレベルの第1選択信号AL(n)を出力する。磁界タッチ検出期間TP(n−1)において、状態選択信号VSEL1、VSEL2が変化することにより、シフト段FAL(n)に対応した単位選択回路SEL(n)からは、図11に示すように、状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に同期して変化する第1単位選択信号SELH_L(n)、第2単位選択信号SELG_L(n)が出力される。
このとき、スキャナ回路SCBRのシフト段FBR(n)(図7(D)参照)においても、ハイレベルのスタート信号が保持されるため、シフト段FBT(n)は、ハイレベルの第2選択信号BR(n)を出力する。そのため、磁界タッチ検出期間TP(n−1)において、状態選択信号VSEL1、VSEL2の変化に同期した第1単位選択信号SELH_R(n)および第2単位選択信号SELG_R(n)が、図12に示すように、対応する単位選択回路SER(n)から出力されることになる。
この時、状態選択信号VSEL1がハイレベルで状態選択信号状態選択信号VSEL2がロウレベルの期間においては駆動電極TL(n)の端部n1に信号配線TPHを介して第1駆動電圧Vdが供給され、端部n2から信号配線TPLを介して第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態となる。また、状態選択信号VSEL1がロウレベルで状態選択信号状態選択信号VSEL2がハイレベルの期間においては駆動電極TL(n)の端部n1に信号配線TPLを介して第2駆動電圧Vsが供給され、端部n2から信号配線TPHを介して第1駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態となる。磁界タッチ検出期間TP(n−1)の磁界発生期間TPGにおいて、状態選択信号VSEL1とVSEL2の値がそれぞれ交互に4回ずつ変化しているので、駆動電極TL(n)は、第1駆動状態→第2駆動状態→第1駆動状態→第2駆動状態に4回交互に変化する。
シフトクロック信号CK−AL、CK―BL、CK−ARおよびCK−BRが変化して、磁界タッチ検出期間TP(n+1)に到達すると、ハイレベルのスタート信号が、シフト段FAL(n+1)からシフト段FAL(n+2)へ移動し、シフト段FAL(n+2)に格納される。同様に、シフト段FBR(n+1)からシフト段FBR(n+2)へ、ハイレベルのスタート信号が移動し、シフト段FBR(n+2)に格納される。
このとき、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタのシフト段FBL(n)(図7(B)参照)に、時刻t5で、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタに取り込まれたハイレベルのスタート信号が、前段のシフト段から移動し、シフト段FBL(n)に格納される。同様に、このとき、スキャナ回路SCARのシフトレジスタのシフト段FAR(n)(図7(C)参照)に、時刻t5で、スキャナ回路SCARのシフトレジスタに取り込まれたハイレベルのスタート信号が、前段のシフト段から移動し、シフト段FAR(n)に格納される。
そのため、磁界タッチ検出期間TP(n+1)の磁界発生期間TPGにおいては、シフト段FAL(n+2)、FBR(n+2)に対応した単位選択回路SEL(n+2)、SER(n+2)からだけではなく、シフト段FAL(n)、FBR(n)に対応した単位選択回路SEL(n)、SER(n)からも、状態選択信号VSEL1、VSEL2の周期的な変化に同期した第1単位選択信号と第2単位選択信号が出力されることになる。すなわち、図11および図12に示すように、単位選択回路SEL(n+2)、SER(n+2)から、周期的に変化する第1単位選択信号SELH_L(n+2)、SELH_R(n+2)および第2単位選択信号SELG_L(n+2)、SELG_R(n+2)が出力され、単位選択回路SEL(n)、SER(n)からも、周期的に変化する第1単位選択信号SELH_L(n)、SELH_R(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)、SELG_R(n)が出力される。
これにより、磁界タッチ検出期間TP(n+1)の磁界発生期間TPGにおいては、駆動電極TL(n+1)を挟む駆動電極TL(n)、TL(n+2)のそれぞれが、状態選択信号VSEL1、VSEL2の周期的な変化に従って、交互に第1駆動状態と第2駆動状態になる。
すなわち、状態選択信号VSEL1がハイレベルで状態選択信号VSEL2がロウレベルの期間においては駆動電極TL(n+2)の端部n1に第1駆動電圧Vdが供給され、端部n2から第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態となり、同時に駆動電極TL(n)の端部n1に第2駆動電圧Vsが供給され、端部n2から第1駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態となる。また、状態選択信号VSEL1がロウレベルで状態選択信号VSEL2がハイレベルの期間においては駆動電極TL(n+2)の端部n1に信号配線TPLを介して第2駆動電圧Vsが供給され、端部n2から信号配線TPHを介して第1駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態となるとともに、駆動電極TL(n)の端部n1に第1駆動電圧Vdが供給され、端部n2から第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態となっている。磁界タッチ検出期間TP(n−1)の磁界発生期間TPGにおいて、状態選択信号VSEL1とVSEL2の値がそれぞれ交互に4回ずつ変化しているので、駆動電極TL(n+2)と駆動電極TL(n)は、それぞれの駆動状態が4回交互に変化する。
磁界タッチ検出期間TP(n+2)〜TP(n+4)のそれぞれにおける動作は、ハイレベルのスタート信号が、移動することにより、状態選択信号VSEL1、VSEL2の周期的な変化に同期して、変化する第1単位選択信号および第2単位選択信号が、順次移動することを除いて、磁界タッチ検出期間TP(n+1)と同じであるため、説明は省略する。
なお、図6に示した接続状態は、図11および図12において、一点鎖線F6で囲んだタイミングのときに相当する。
この実施の形態1においては、スキャナ回路SCALおよびSCBRのそれぞれのシフトレジスタは、図11および図12に示した時刻t1において、ハイレベルのスタート信号を取り込んだ後は、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRの変化に同期して、駆動電極の非選択を示すロウレベルを取り込む。同様に、スキャナ回路SCBLおよびSCARのそれぞれのシフトレジスタは、図11および図12に示した時刻t5において、ハイレベルのスタート信号を取り込んだ後は、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARの変化に同期して、駆動電極の非選択を示すロウレベルを取り込む。
これにより、ハイレベルのスタート信号を保持しているシフト段を除いたシフト段は、磁界タッチ検出期間のとき、ロウレベルの第1選択信号および第2選択信号を出力することになる。例えば、図11および図12に示した磁界タッチ検出期間TP(n+1)で述べると、シフト段FAL(n)〜FAL(n+1)、FAL(n+3)〜FAL(n+5)、FBL(n+1)〜FBL(n+5)、FAR(n+1)〜FAR(n+5)およびFBR(n)〜FBR(n+1)、FBR(n+3)〜FBR(n+5)は、非選択のロウレベルを保持している。
このうち、第1選択信号および第2選択信号の両方がロウレベルとなるシフト段FAL(n+1)、FAL(n+3)〜FAL(n+5)、FBL(n+1)、FBL(n+5)、FAR(n+1)、FAR(n+3)〜FAR(n+5)およびFBR(n+1)、FBR(n+3)〜FBR(n+5)に対応する駆動電極TL(n+1),TL(n+3)については、図8で説明したように、端部n1、n2ともに信号配線TPH、TPLのいずれからも分離されたフローティング電位となる。これにより、非選択の駆動電極と選択された駆動電極との間の寄生容量を低減し、入力検出装置の検出速度を向上させることができる。
また、この実施の形態1において、制御装置3は、磁界タッチ検出期間のとき、図4に示したゲートドライバ4が、全ての走査線GL(0)〜GL(p)をフローティング状態とするように、ゲートドライバ4を制御する。さらに、磁界タッチ検出期間のとき、制御装置3は、全ての信号線SL(0)〜SL(p)をフローティング状態にする。これにより、選択された駆動電極の電圧を変化させるとき、走査線および信号線と選択された駆動電極との間の寄生容量の充放電を低減することが可能となり、選択された駆動電極の電圧を変化させる速度を向上することが可能となる。
磁界タッチ検出期間において、磁界発生期間TPGに続く磁界検出期間TPDでは、ペンPenからの磁界の検出が行われるが、磁界検出期間TPDにおける動作は、図2(B)で説明した動作と同じである。すなわち、第2基板CGBに形成された検出電極RL(0)〜RL(p)によって、DY(n−2)〜DY(n+1)のような磁界検出コイルを構成し、ペンPenからの磁界を検出する。図2(B)で説明した動作と同じであるため、磁界検出期間TPDの動作は省略する。
<電界タッチ検出の動作>
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。
表示装置1の構成は、電界タッチ検出の場合も同じであり、制御装置3によって形成される信号の波形が、磁界タッチ検出のときとは異なる。電界タッチ検出の動作を、波形図を用いて説明するが、図面が複雑になるのを避けるために、ここでも、波形図は、図13および図14に分けてある。図14を、図13の下側に配置することにより、波形図が完成する。図13および図14は、図11および図12と類似しているため、ここでは相違点を主に説明する。
磁界タッチ検出では、既に説明したように、磁界発生期間と磁界検出期間を識別するために、検出タイミング信号TPSELが用いられていた。これに対して、電界タッチ検出においては、図3で説明したように、駆動電極で電界を発生し、そのときの電界の変化を検出電極によって検出することにより、タッチの検出が行われる。そのため、電界を発生する期間と電界を検出する期間を識別することは要求されず、検出タイミング信号TPSELは、用いられないため、図13および図14では省略されている。また、磁界タッチ検出ではタッチ期間に制御信号COMFLがハイレベルとなっていたが、電界タッチ検出では制御信号COMFLは常にロウレベルを維持する。すなわち制御信号COMFLがハイレベルかロウレベルかによって磁界タッチ検出か電界タッチ検出かが識別される。
この実施の形態1においては、磁界タッチ検出のときと同様に、表示期間と電界タッチ検出期間とが交互に生じるように、制御装置3が制御する。図13および図14において、DPは、表示期間を示し、TC(n)〜TC(n+5)は、駆動電極TL(n)〜TL(n+5)の領域において電界タッチ検出を行う電界タッチ検出期間を示している。また、TC(ss)は、電界タッチ検出を開始する開始期間を示している。
制御装置3は、電界タッチ検出の際、図13に示すように、制御信号COMFLをロウレベルLにし、駆動信号TPLを表示駆動電圧VCOMDCにする。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間(図13、図14では、TC(n)〜TC(n+5))において、駆動信号TPHの電圧を、接地電圧Vsと接地電圧より電圧値の高い電圧Vdとの間で周期的に変化させる。この周期的に変化する交流信号が電界駆動信号に相当する。さらに、制御装置3は、電界タッチ検出期間のとき、状態選択信号VSEL2を、ロウレベルLにし、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間のとき、状態選択信号VSEL1を、ロウレベルLからハイレベルHへ変化させる。
制御装置3は、磁界タッチ検出のときには、離間量レジスタS−REGに格納されている離間量を用いて、シフトクロック信号とスタート信号を生成していたが、電界タッチ検出のときには、離間量を用いずに、シフトクロック信号とスタート信号を生成する。すなわち、電界タッチ検出の場合、図13および図14に示すように、時刻t0において、制御装置3は、スタート信号ST−ALおよびST−ARを、束ね量m=1に応じた1回分、ロウレベルから駆動電極の選択を示すハイレベルへ変化させる。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−ARを、ロウレベルからハイレベルに変化させる。すなわち、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを周期的に変化させる。一方、電界タッチ検出のとき、制御装置3は、図13および図14に示すように、スタート信号ST−BLおよびSR−BRのそれぞれをロウレベルLに維持し、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−BRをロウレベルLに維持する。すなわち、電界タッチ検出のとき、シフトクロック信号CK−BL、CK−BRを変化させない。つまり、電界タッチ検出の時には、スキャナ回路SCALとスキャナ回路SCARだけが駆動電極を選択し、スキャナ回路SCBLとスキャナ回路SCBRとは駆動電極を選択しない。
時刻t0において、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARが変化することにより、スキャナ回路SCAL、SCARのシフトレジスタが、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込む。これに対して、シフトクロック信号CK−BL、CK−BRは変化しないため、スキャナ回路SCBL、SCBRのシフトレジスタは、スタート信号ST−BL、ST−BRを取り込まず、以前の状態を出力する。特に制限されないが、スキャナ回路SCBL、SCBRのシフトレジスタは、時刻t0よりも前の時刻において、リセットされ、スキャナ回路SCBL、SCBRから出力されている第2選択信号は、全てロウレベルとなっている。
電界タッチ検出期間が繰り返されるたびに、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARが変化し、電界タッチ検出期間TC(n)に到達すると、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARの変化に同期して、図7(A)および(C)に示したシフト段FAL(n)、FAR(n)が、前段のシフト段から出力されている選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込み、保持する。その結果、シフト段FAL(n)、FAR(n)から出力されている第1選択信号AL(n)、AR(n)がロウレベルからハイレベルへ変化する。これにより、図8に示した単位選択回路SEL(n)、SER(n)のそれぞれにおいて、第1転送スイッチTP1L、TP1Rおよび第2転送スイッチTP2L、TP2Rがオン状態となる。
このとき、状態選択信号VSEL1はハイレベルHになっており、状態選択信号VSEL2はロウレベルLとなっているため、図13および図14に示すように、第2単位選択信号SELG_L(n)、SELG_R(n)はハイレベルとなり、第1単位選択信号SELH_L(n)、SELH_R(n)はロウレベルとなる。これにより、単位選択回路SEL(n)、SER(n)に対応した単位駆動回路USL、USRにおいて、PトランジスタP6L、P6Rがオン状態となり、PトランジスタP7L、P7Rはオフ状態となる。その結果、シフト段FAL(n)、FAR(n)に対応した駆動電極TL(n)の一方の端部n1は、PトランジスタP6Lを介して信号配線TPHに接続され、他方の端部n2は、PトランジスタP6Rを介して信号配線TPHに接続されることになる。
電界タッチ検出期間TC(n)において、駆動電極TL(n)は、その両端n1、n2に、周期的に変化する交流の電界駆動信号が供給され、この時、検出電極RLは電界駆動信号に応じた検出信号を出力する。
なお、スキャナ回路SCBL、SCBRは、電界タッチ検出のとき、ロウレベルの第2選択信号を継続的に出力しているので、スキャナ回路SCAL、SCARに選択されない駆動電極は、いずれのスキャナ回路からも選択されないこととなる。
図8で説明したように、磁界タッチ検出期間と異なり、電界タッチ検出期間では、制御信号COMFLがロウレベルとなるため、単位選択回路SEL(n)、SER(n)に供給される第1選択信号および第2選択信号がロウレベルの時、インバータ回路IV2L及びIV2Rからロウレベルの第2単位選択信号SELG_LおよびSELG_Rが出力され、非選択の駆動電極の端部n1と端部n2とが、信号配線TPLに接続される。
電界タッチ検出期間TC(n)において、スキャナ回路SCAL及びSCARに選択されない駆動電極TL(n+1)〜TL(n+5)に対応する単位選択回路SEL(n)〜(n+5)およびSER(n)〜(n+5)からはハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n+1)〜SELH_L(n+5)およびSELH_R(n+1)〜SELH_R(n+5)と、ロウレベルの第2単位選択信号SELG_L(n+1)〜(n+5)およびSELG_R(n+1)〜(n+5)とが出力され、それぞれの端部n1とn2とが信号配線TPLに接続され、表示駆動電圧VCOMDCが供給される。非選択の駆動電極の両端部に直流の表示駆動電圧VCOMDCを供給することで、非選択の駆動電極が検出電極に及ぼすノイズを低減できる。
電界タッチ検出期間TC(n)を例にして説明したが、駆動電極の選択を示すハイレベルが、シフト段を移動することにより、電界タッチ検出期間TC(n+1)〜TC(n+5)においても同様に、選択された駆動電極TL(n+1)〜TL(n+5)において電界が発生する。例えば、図13および図14において、電界タッチ検出期間TC(n+2)であるタイミングでは、シフト段FAL(n+2)、FAR(n+2)が、駆動電極TL(n+2)の選択を示すハイレベルを保持している。これにより、図13および図14に示すような、第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+5)、SELG_R(n)〜SELG_R(n+5)および第1選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+5)、SELH_R(n)〜SELH_R(n+5)が出力され、第2スイッチS00(P7L、P7R)、第1スイッチS01(P6L、P6R)は、図15に示すような状態になる。この状態では、駆動電極TL(n+2)が選択され、その両端n1、n2に、信号配線TPHが接続され、この駆動電極TL(n+2)において、電界駆動信号に従った電界が発生する。なお、図15に示したブロック図は、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6に示したブロック図と同じであるため、説明は省略する。
電界タッチ検出期間TC(n)〜TC(n+5)のそれぞれにおいて、第2基板に形成された検出電極RL(0)〜RL(p)を用いて、電界の変化が、図3で説明したように検出される。検出電極を用いた電界の変化の検出は、図3で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
また、表示期間DPにおいては制御信号COMFL及び検出タイミング信号COMSELがロウレベルであり、またいずれのスキャナ回路も駆動電極を選択しない為、図8で示した回路の動作に従って、全ての単位選択回路SEL(n)にハイレベルの第1単位選択信号SELH_L(n)とロウレベルの第2単位選択信号SELG_L(n)が出力され、全ての単位選択回路SER(n)にハイレベルの第3単位選択信号SELH_R(n)とロウレベルの第4単位選択信号SELG_R(n)が出力され、全ての駆動電極が信号配線TPLに接続され、表示駆動信号VCOMDCが供給される。この時駆動電極TL(n)は表示装置の共通電極として機能する。
(実施の形態2)
図16は、実施の形態2に係わる第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路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16は、先に説明した図6と類似しているので、ここでは相違点を主に説明する。相違点は、スキャナ回路SCARとスキャナ回路SCBRから第2スキャナ回路SCRと第2選択駆動回路SDRへ出力する選択信号の接続が、図16と図6とでは、異なることである。すなわち、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1選択信号AR(n)〜AR(n+5)および第1反転選択信号XAR(n)〜XAR(n+5)と、第2選択信号BR(n)〜BR(n+5)および第2反転選択信号XBR(n)〜XBR(n+5)との接続箇所が入れ替わっていることである。この相違点を除いて、図16と図6は同じである。
図17は、実施の形態2に係わる第2選択駆動回路SDRの構成を示す回路図である。図17には、第2選択駆動回路SDRを構成する複数の単位選択回路のうち、単位選択回路SER(n)とこの単位選択回路SER(n)に対応する単位駆動回路USRの構成が示されている。実施の形態2に係わる第1選択駆動回路SDLを構成する単位選択回路SEL(n)〜SEL(n+5)および単位駆動回路USLの構成は、実施の形態1と同じである。例えば、図16に示した単位選択回路SEL(n)とこの単位選択回路SEL(n)に対応した単位駆動回路USLは、図8(A)に示した構成を有している。図16に示した単位選択回路SEL(n+1)〜SEL(n+5)とそれぞれに対応した単位駆動回路USLについても、それぞれ図8(A)に示したような構成を有している。
図17に示した単位選択回路SER(n)は、図8(B)に示した単位選択回路と同様に、第1転送スイッチTP1R〜第6転送スイッチTP6R、NトランジスタN2R、N3Rおよびインバータ回路IV0R〜IV2Rを備えている。これらの第1転送スイッチTP1R〜第6転送スイッチTP6R、NトランジスタN2R、N3Rおよびインバータ回路IV0R〜IV2Rの相互の接続は、図8(B)と同じである。また、単位選択回路SER(n)に対応した単位駆動回路USRの構成は、図8(B)に示した単位駆動回路と同じである。
図8(B)に示した単位選択回路においては、第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rおよび第5転送スイッチTP5Rが、スキャナ回路SCARからの第1選択信号AR(n)および第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN3Rが、第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御されていた。また、図8(B)の単位選択回路においては、第3転送スイッチTP3R、第4転送スイッチTP4Rおよび第6転送スイッチTP6Rが、スキャナ回路SCBRからの第2選択信号BR(n)および第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN2Rが、第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御されていた。
これに対して、図17に示す単位選択回路SER(n)においては、第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rおよび第5転送スイッチTP5Rは、スキャナ回路SCBRからの第2選択信号BR(n)および第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN3Rは、第2反転選択信号XBR(n)によって、スイッチ制御される。また、図17の単位選択回路においては、第3転送スイッチTP3R、第4転送スイッチTP4Rおよび第6転送スイッチTP6Rは、スキャナ回路SCARからの第1選択信号AR(n)および第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御され、NトランジスタN2Rは、第1反転選択信号XAR(n)によって、スイッチ制御される。ここでは、単位選択回路SER(n)を例にして、説明したが、他の単位選択回路SER(n+1)〜SER(n+5)も同様になっている。これにより、実施の形態2においては、第1選択信号AR(n)がハイレベルの時の動作と、第2選択信号BR(n)がハイレベルの時の動作が、実施の形態1に対して入れ替えられている。
<磁界タッチ検出の全体動作>
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。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18および図19に分けてある。図19を、図18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18および図19は、図11および図12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、この実施の形態2においても、制御装置3は、離間量レジスタS−REGに格納された離間量と束レジスタC−REGに格納された束ね量の情報に基づいて、スタート信号ST−AR、ST−BR、ST−AL、ST−BLおよびシフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BRを形成する。実施の形態1では、開始期間TP(ss)の前に、離間量に基づいた回数、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを変化させ、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを最初に変化させるとき、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BRを、スキャナ回路SCAL、SCBRに供給していた。これに対して、実施の形態2において、制御装置3は、スキャナ回路SCAL、SCARに供給されるシフトクロック信号CK−AL、CK−ARを、開始期間TP(ss)の前に、離間量と束ね量の合計に基づいた回数、変化させ、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを最初に束ね量mの回数分変化させるとき、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを、スキャナ回路SCAL、SCARに供給する。
すなわち、制御装置3は、図18および図19において、開始期間TP(ss)が始まる時刻t5よりも前の時刻t1のときに、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを変化させる。この実施の形態2においても、離間量と束ね量に基づいた回数は、実施の形態1と同様に2回であるため、時刻t5よりも前の時刻t1と時刻t3において、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AL、CK−ARを変化させる。また、制御装置3は、時刻t0から時刻t2において、スタート信号ST−AL、ST−ARを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。その後、時刻t4において、制御装置3は、スタート信号ST−BL、ST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルにする。以降、制御装置3は、磁界タッチ検出期間(例えばTP(n)〜TP(n+5))ごとに、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK―BRを変化させる。このとき、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK―BRが、互いに同じ周期となるように、制御装置3は、これらのシフトクロック信号を変化させる。
これにより、スキャナ回路SCAL、SCARは、スキャナ回路SCBL、SCBRが出力する第2選択信号によって指定される駆動電極よりも2個分、駆動電極TL(p)側に近い駆動電極を指定する第1選択信号を出力するようになる。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BRが変化して、例えば、磁界タッチ検出期間TP(n−1)に到達すると、スキャナ回路SCALおよびSCARのそれぞれにおいて、シフト段FAL(n)、FAR(n)(図7参照)が、前段のシフト段からハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−ARを取り込み、保持する。これにより、第1選択信号AL(n)、AR(n)がハイレベルとなる。第1選択信号AL(n)がハイレベルとなることにより、図8(A)に示した単位選択回路SEL(n)において、第1転送スイッチTP1L、TP2Lがオン状態となり、単位選択回路SEL(n)は、図18に示すように、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って変化する第1単位選択信号SELH_L(n)、第2単位選択信号SELG_L(n)を出力する。これに対して、第1選択信号AR(n)がハイレベルとなることにより、図17に示した単位選択回路SER(n)において、第3転送スイッチTP3R、第4転送スイッチTP4Rがオン状態となる。その結果、図19に示すように、単位選択回路SER(n)は、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って変化する第1単位選択信号SELH_R(n)、第2単位選択信号SELG_R(n)を出力することになる。
この時、単位選択回路SER(n)では第1選択信号AR(n)と第2選択信号BR(n)の接続関係が単位選択回路SEL(n)と入れ替わっている為、状態選択信号VSEL1と状態選択信号VSEL2の値に応じて出力される第1単位選択信号SELH_R(n)、第2単位選択信号SELG_R(n)の値が、実施の形態1と反対になる。
これにより、状態選択信号VSEL1がハイレベルで状態選択信号VSEL2がロウレベルの時、駆動電極TL(n)の端部n1には信号配線TPHから第1駆動電圧Vdが供給され、端部n2には信号配線TPLから第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態となる。また、状態選択信号VSEL1がロウレベルで状態選択信号VSEL2がハイレベルの時、駆動電極TL(n)の端部n1には信号配線TPLから第2駆動電圧Vsが供給され、端部n2には信号配線TPHから第2駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態となる。
次に、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRが変化して、例えば磁界タッチ検出期間TP(n+1)に到達すると、スキャナ回路SCAL、SCBL、SCARおよびSCBRのシフトレジスタにおいて、ハイレベルのスタート信号が移動して、シフト段FAL(n+2)、FAR(n+2)、FBL(n)およびFBR(n)に到達する。これにより、スキャナ回路SCALおよびSCARは、駆動電極TL(n+2)を選択するように、第1選択信号AL(n+2)およびAR(n+2)をハイレベルにし、スキャナ回路SCBLおよびSCBRは、駆動電極TL(n)を選択するように、第2選択信号BL(n)およびBR(n)をハイレベルにする。
第1選択信号AL(n+2)およびAR(n+2)がハイレベルとなることにより、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、図18および図19に示すように、第1単位選択信号SELH_L(n+2)、SELH_R(n+2)および第2単位選択信号SELG_L(n+2)、SELG_R(n+2)が変化する。その結果、駆動電極TL(n+2)は、交互に第1駆動状態と第2駆動状態になり、磁界を発生する。
また、第2選択信号BL(n)、BR(n)がハイレベルとなることにより、図8(A)に示した第3転送スイッチTP3L、第4転送スイッチTP4Lがオン状態となり、図17に示した第1転送スイッチTP1R、第2転送スイッチTP2Rがオン状態となる。これにより、状態選択信号VSEL1、VSEL2に従って、図18および図19に示すように、第1単位選択信号SELH_L(n)、SELH_R(n)および第2単位選択信号SELG_L(n)、SELG_R(n)が変化する。その結果、駆動電極TL(n)は、交互に第2駆動状態と第1駆動状態になり、磁界を発生する。
駆動電極TL(n)によって発生した磁界と、駆動電極TL(n+2)によって発生した磁界は、駆動電極TL(n+1)の領域において、重畳される。それぞれの磁界が、第1駆動状態と第2駆動状態を繰り返すことにより発生するため、発生する磁界の変化を多くすることが可能となる。
以降、磁界タッチ検出期間TP(n+2)〜TP(n+5)のそれぞれにおいて、同様に磁界が発生する。なお、図16に示した接続状態は、図18および図19において、一点鎖線F16で囲んだタイミングのときに相当する。
実施の形態2においても、磁界タッチ検出期間において、非選択の駆動電極はフローティング電位となっている。また、磁界タッチ検出期間においては、走査線および信号線がフローティング電位となっている。
<電界タッチ検出の動作>
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。次に、波形図を用いて、電界タッチ検出のときの動作を説明する。図面が複雑になるのを避けるために、ここでも、波形図は、図20および図21に分けてある。図21を、図20の下側に配置することにより、波形図が完成する。図20および図21は、図13および図14に類似しているため、相違点を主に説明する。
この実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、制御装置3は、電界タッチ検出のとき、離間量を用いずに、シフトクロック信号とスタート信号を生成する。しかしながら、実施の形態1と異なり、第1選択信号AR(n)と第2選択信号BR(n)がハイレベルの時の動作が入れ替わっているので、制御装置3は、図20および図21に示すように、時刻t0において、スタート信号ST−ARの代わりにスタート信号ST−BRを、ロウレベルから選択を示すハイレベルへ変化させる。また、制御装置3は、開始期間TC(ss)および電界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを、ロウレベルからハイレベルに変化させる。すなわち、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRを周期的に変化させる。また、制御装置3は、図20および図21に示すように、スタート信号ST−BLおよびSR−ARのそれぞれをロウレベルLに維持し、シフトクロック信号CK−BLおよびCK−ARをロウレベルLに維持する。すなわち、電界タッチ検出のとき、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARは変化しない。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BRが変化し、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BRが、シフト段FAL(n)、FBR(n)(図7参照)に保持されると、電界タッチ検出期間TC(n)となる。シフト段FAL(n)、FBR(n)が、ハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BLを格納することにより、第1選択信号AL(n)および第2選択信号BR(n)がハイレベルとなる。これにより、図8(A)に示した第1転送スイッチTP1Lおよび第2転送スイッチTP2Lと、図17に示した第1転送スイッチTP1Rおよび第2転送スイッチTP2Rがオン状態となる。電界タッチ検出期間TC(n)においては、状態選択信号VSEL1がハイレベルとなり、状態選択信号VSEL2がロウレベルとなっているため、図20および図21に示すように、第1単位選択信号SELH_L(n)およびSELH_R(n)は、ハイレベルとなり、第2単位選択信号SELG_L(n)およびSELG_R(n)は、ロウレベルとなる。
その結果、駆動電極TL(n)の一方の端部n1は、単位駆動回路USL内のPトランジスタP6Lを介して、信号配線TPHに接続され、他方の端部n2は、単位駆動回路USR内のPトランジスタP6Rを介して、信号配線TPHに接続されることになる。これにより、電界タッチ検出期間TC(n)においては、信号配線TPHに供給されている周期的に変化する電界駆動信号が、駆動電極TL(n)の両端部から供給され、電界を発生することになる。
電界タッチ検出期間TC(n)を例にして説明したが、他の電界タッチ検出期間においても同様である。また、この実施の形態2においても、電界タッチ検出期間においては、制御信号COMFLがロウレベルにされているため、非選択の駆動電極には、表示駆動電圧VCOMDCが供給されるため、ノイズの低減を図ることができる。また、表示期間DPにおいて、全ての駆動電極が非選択となり信号配線TPLから表示駆動電圧VCOMDCが供給される。
磁界タッチ検出期間において、ペンPenからの磁界は、図2で説明したように、第2基板に形成された検出電極RL(0)〜RL(p)によって検出され、電界タッチ検出期間において、電界の変化も、図3で説明したように、検出電極RL(0)〜RL(p)によって検出される。
(実施の形態3)
実施の形態3においては、第1駆動電極と第2電極とが、それぞれ複数の隣接する駆動電極を含み、それぞれが同時に第1駆動状態と第2駆動状態とに変化する。すなわち、隣り合った複数の駆動電極が、実質的に同時に、第1駆動状態にされ、次のタイミングでは、実質的に同時に、第2駆動状態にされる。第1駆動電極と第2駆動電極が隣接する複数の駆動電極を含むと、発生する磁界を強くすることが可能である。また、時間的に、交互に第1駆動状態と第2駆動状態とされるため、磁界の変化を多くすることが可能である。
さらに、実施の形態3においては、平面視において、1個の駆動電極を挟むように、2個の束駆動電極が離間して配置され、それぞれの束駆動電極において発生する磁界が、間に挟まれた駆動電極の領域において重畳されるように、それぞれの束駆動電極は、駆動される。これにより、挟まれた駆動電極の領域においては、さらに強い磁界を発生することが可能となる。
この実施の形態3に係わる表示装置1の構成は、実施の形態1と同様であり、第1スキャナ回路SCLおよび第2スキャナ回路SCRに供給するスタート信号およびシフトクロック信号を、実施の形態1とは異なるようにすることにより、実現することが可能である。先ず、実施の形態3における磁界タッチ検出の動作概要を、図22を用いて説明する。図22は、実施の形態3に係わる駆動電極の状態を示す模式的な平面図である。
図22において、TL(n−1)〜TL(p)は、第1基板TFGに配置された駆動電極を示している。図1等で説明したように、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、平面視で見たとき、第1基板TFGにおいて、互いに平行に配置されており、図22には、これらの駆動電極のうち、駆動電極TL(n−1)〜TL(n+8)およびTL(p)が明示されている。また、図22において、S01およびS00は、図6で説明した第1スイッチおよび第2スイッチを示しており、TPHおよびTPLは、図6で説明した信号配線を示している。
図22では、磁界タッチ検出期間のとき、隣り合った3個の駆動電極を束駆動電極として使う場合が示されている。勿論、束駆動電極を構成する駆動電極の数は、これに限定されるものではない。駆動電極TL(n−1)〜TL(p)のそれぞれは、その一方の端部n1が、第1スイッチS01を介して信号配線TPHに接続され、第2スイッチS00を介して信号配線TPLに接続される。また、駆動電極TL(n−1)〜TL(p)のそれぞれの他方の端部n2は、第1スイッチS01を介して信号配線TPHに接続され、第2スイッチS00を介して信号配線TPLに接続されている。なお、図22では、駆動電極TL(p)についてのみ、符合n1、n2が付されている。
駆動電極TL(n−1)〜TL(p)の一方の端部n1に接続された第1スイッチS01および第2スイッチS00は、実施の形態1で述べた単位駆動回路USLを構成し、選択回路SELL(図6)からの第1単位選択信号および第2単位選択信号によってスイッチ制御される。また、駆動電極TL(n−1)〜TL(p)の他方の端部n2に接続された第1スイッチS01および第2スイッチS00は、実施の形態1で述べた単位駆動回路USRを構成し、選択回路SELR(図6)からの第1単位選択信号および第2単位選択信号によってスイッチ制御される。
磁界タッチ検出期間において、選択回路SELLからの第1単位選択信号および第2単位選択信号により、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の一方の端部n1が、信号配線TPLに接続されるように、第1スイッチS01および第2スイッチS00が制御される。このとき、選択回路SELRからの第1単位選択信号および第2単位選択信号により、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の他方の端部n2が、信号配線TPHに接続されるように、第1スイッチS01および第2スイッチS00が制御される。磁界タッチ検出期間においては、実施の形態1で述べたように、信号配線TPLに、接地電圧Vsが供給され、信号配線TPHに、接地電圧Vsよりも高い電圧Vdが供給されている。図22では、接地電圧Vsが0として図示され、電圧Vdは+として図示される。
このとき、選択回路SELLからの第1単位選択信号および第2単位選択信号により、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)の一方の端部n1が、信号配線TPHに接続されるように、第1スイッチS01および第2スイッチS00が制御される。また、選択回路SELRからの第1単位選択信号および第2単位選択信号により、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)の他方の端部n2が、信号配線TPLに接続されるように、第1スイッチS01および第2スイッチS00が制御される。
これにより、図22(A)に示すように、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)が、束駆動電極として、第1駆動状態となり、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)が、束駆動電極として、第2駆動状態となる。第1駆動状態となった束駆動電極においては、一方の端部n1から他方の端部n2に向けて電流が流れ、第2駆動状態となった束駆動電極においては、反対に他方の端部n2から一方の端部n1に向けて電流が流れる。これにより、それぞれの束駆動電極を構成する複数の駆動電極において磁界が発生し、間に挟まれた駆動電極TL(n+3)の領域において、磁界が重畳されることになる。この時駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)を第1駆動電極、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)を第2駆動電極とみなすことができる。
時間的に次のタイミングでは、選択回路SELLからの第1単位選択信号および第2単位選択信号によって、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の一方の端部n1に第2の電圧Vd(+)が供給されるように制御され、選択回路SELRからの第1単位選択信号および第2単位選択信号によって、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の他方の端部n2に第1の電圧Vs(0)が供給されるように制御される。このとき、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)は、選択回路SELLからの第1単位選択信号および第2単位選択信号によって、その一方の端部n1に第1の電圧Vs(0)が供給されるように制御され、選択回路SELRからの第1単位選択信号および第2単位選択信号によって、その他方の端部n2に第2の電圧Vd(+)が供給されるように制御される。
これにより、上記した次のタイミングでは、図22(B)に示すように、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)によって構成された束駆動電極は、第2駆動状態から第1駆動状態へ変化することになり、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)によって構成された束駆動電極は、第1駆動状態から第2駆動状態へ変化することになる。図22(B)の場合にも、それぞれの束駆動電極を流れる電流の方向が反対であるため、束駆動電極の間に配置されている駆動電極TL(n+3)の領域において、それぞれの束駆動電極により発生した磁界が重畳されることになる。
<磁界タッチ検出の全体動作>
次に、実施の形態3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。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23および図24に分けてある。図23を、図24の下側に配置することにより、波形図を完成することができる。図23および図24は、図11および図12に類似しているため、相違点を主に説明する。例えば、制御信号COMFL、検出タイミング信号TPSEL、状態選択信号VSEL1、VSEL2および駆動信号TPH、TPLの波形は、図11と同じで有るため、説明は省略する。
この実施の形態3においても、制御装置3は、表示期間DPと磁界タッチ検出期間が交互に発生するように、制御する。図23および図24には、磁界タッチ検出期間として、駆動電極TL(n−3)〜TL(n+4)の領域において、重畳された磁界を発生する磁界タッチ検出期間TP(n−3)〜TP(n+4)が示されている。
この実施の形態3において、制御装置3は、束レジスタC−REGに格納された束ね量(束駆動電極を構成する駆動電極の個数)mの情報と、離間量レジスタS−REGに格納された離間量nの情報に基づいて、スタート信号ST−AL、ST−BL、ST−AR、ST−BRおよびシフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BRを形成する。すなわち、制御装置3は、スタート信号ST−AL、ST−BLおよびクロック信号CK−AL、CK−BLを用いて、束ね量mの情報に従った回数分、スキャナ回路SCALおよびSCBLのシフトレジスタが、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号を、連続的に格納するように制御する。また、制御装置3は、スタート信号ST−AL、ST−BLおよびクロック信号CK−AL、CK−BLを用いて、m+nの情報に従った数分、スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいてスタート信号を格納するシフト段と、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタにおいてスタート信号を格納するシフト段との間に、段数の差が生じるように制御する。
同様に、スタート信号ST−AR、ST−BRおよびクロック信号CK−AR、CK−BRを用いて、束ね量mの情報に従った数分、スキャナ回路SCARおよびSCBRのシフトレジスタが、駆動電極の選択を示すハイレベルのスタート信号を、連続的に格納するように制御する。また、スタート信号ST−AR、ST−BRおよびクロック信号CK−AR、CK−BRによって、m+nの情報に従った数分、スキャナ回路SCARのシフトレジスタにおいてスタート信号を格納するシフト段と、スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいてスタート信号を格納するシフト段との間に、段数の差が生じるように制御する。
ここでは、束駆動電極を構成する駆動電極の個数mが、図22に示したように3個(m=3)であり、束駆動電極間に1個の駆動電極が挟まれる場合(離間量n=1)を例として説明する。
図23および図24に示すように、開始期間TP(ss)が始まる時刻t10よりも前の時刻t0において、制御装置3は、スタート信号ST−ALおよびST−BRを、駆動電極の選択を示すハイレベルに変化させ、時刻t4まで、ハイレベルを維持する。次に、制御装置3は、時刻t1、t2およびt3において、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRをm回分、すなわち3回変化させる。これにより、スキャナ回路SCAL、SCBRのシフトレジスタは、ハイレベルのスタート信号ST−AL、ST−BRを連続して取り込み、3個の連続したシフト段に格納する。その後、時刻t4において、制御装置3は、スタート信号ST−ALおよびST−BRをロウレベルにする。
次に時刻t5において、制御装置は、シフトクロック信号CK−ALおよびCK−BRを離間量に応じたn回分、すなわち1回変化させる。そのため、スキャナ回路SCALおよびSCBRのシフトレジスタは、時刻t5でシフトクロック信号CK−AL、CK−BRが変化すると、ロウレベルのスタート信号を取り込み保持することになる。これにより、スキャナ回路SCAL、SCBRのそれぞれのシフトレジスタには、連続した3個のハイレベルのスタート信号と1個のロウレベルのスタート信号が格納されることになる。この時点でスキャナ回路SCALとスキャナ回路SCBRはスキャナ回路SCBL、スキャナ回路SCARよりもm+n=4段分多くシフトクロック信号が変化していることになる。
次に、時刻t6において、制御装置3は、スタート信号ST−BLおよびST−ARをハイレベルに変化させ、時刻t11までハイレベルを維持する。また、時刻t7、t8およびt9のそれぞれにおいて、制御装置3は、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BLをm回分すなわち3回変化させる。以降、制御装置3は、磁界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−AR、CK−BLを変化させる。なお、図23および図24に示すように、制御装置3は、時刻t1、t2、t3およびt5では、シフトクロック信号CK−BL、CK−ARを変化させない。
段差分を維持するため、時刻t7、t8、t9のときに、シフトクロック信号CK−AL、CK−BRもシフトクロックCK−BL、CK−ARと同様の回数変化させるが、スタート信号ST−AL、ST−BRはロウレベルに維持されているため、スキャナ回路SCAL、SCBRのシフトレジスタは、時刻t7、t8およびt9のそれぞれのときに、ロウレベルのスタート信号を取り込むことになる。一方、時刻t7、t8、t9のとき、スタート信号ST−BL、ST−ARは、駆動電極の選択を示すハイレベルとなっているため、スキャナ回路SCBL、SCARのシフトレジスタは、それぞれの時刻において、ハイレベルのスタート信号を取り込むことになる。
時刻t10から始まる開始期間TP(ss)のタイミングで、スキャナ回路SCAL、SCBR,SCBR、SCALのそれぞれのシフトレジスタが格納している状態を述べると、次のようになる。すなわち、スキャナ回路SCAL、SCBRのシフトレジスタは、ハイレベルのスタート信号を3個格納し、その後にロウレベルのスタート信号を4個格納した状態となっている。これに対して、スキャナ回路SCBL、SCARのシフトレジスタは、ハイレベルのスタート信号を3個格納した状態となっている。すなわち、それぞれのスキャナ回路はm個分のハイレベルのスタート信号を連続して格納し、スキャナ回路SCALとSCBRはスキャナ回路SCBLとSCARよりm+n個分シフト段が先に進んでいる。
制御装置3が、以後、磁界タッチ検出期間ごとに、シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRを変化させるごとに、上記した状態が維持されながら、ハイレベルのスタート信号が、それぞれのシフトレジスタ内を移動する。
シフトクロック信号CK−AL、CK−BL、CK−ARおよびCK−BRが変化を繰り返して、磁界タッチ検出期間TP(n+3)に到達すると、スキャナ回路SCALのシフトレジスタにおいて、シフト段FAL(n+4)〜FAL(n+6)が、ハイレベルのスタート信号を格納し、スキャナ回路SCBRのシフトレジスタにおいて、シフト段FBR(n+4)〜FBR(n+6)が、ハイレベルのスタート信号を格納した状態となる。
このとき、スキャナ回路SCBLのシフトレジスタにおいては、シフト段FBL(n)〜FBL(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を格納し、スキャナ回路SCARのシフトレジスタにおいては、シフト段FAR(n)〜FAR(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を格納した状態となる。上記したシフト段FAL(n)〜FAL(n+5)、FBL(n)〜BL(n+5)、FAR(n)〜FAR(n+5)およびFBL(n)〜FBL(n+5)は、図7に示されている。
なお、上記したシフト段FAL(n+6)、FBL(n+6)、FAR(n+6)およびFAL(n+6)は、図7には示されていないが、シフト段FAL(n+5)、FBL(n+5)、FAR(n+5)およびFAL(n+5)の後段である。
シフト段FAL(n+4)〜FAL(n+6)およびFAR(n)〜FAR(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を格納することにより、第1選択信号AL(n+4)〜AL(n+6)およびAR(n)〜AR(n+2)が、ハイレベルになる。また、シフト段FBL(n+4)〜FBL(n+6)およびFBR(n)〜FBR(n+2)が、ハイレベルのスタート信号を格納することにより、第2選択信号BL(n+4)〜BL(n+6)およびBR(n)〜BR(n+2)が、ハイレベルになる。これらのシフト段に対応する単位選択回路においては、ハイレベルの第1選択信号またはハイレベルの第2選択信号が供給されるため、実施の形態1で説明したように、第1転送スイッチと第2転送スイッチまたは第3転送スイッチと第4転送スイッチがオン状態となる。
これにより、図23および図24に示すように、第1単位選択信号SELH_L(n)〜SELH_L(n+2)、SELH_L(n+4)〜SELH_L(n+6)、SELH_R(n)〜SELH_R(n+2)、SELH_R(n+4)〜SELH_R(n+6)は、選択駆動信号VSEL1、VSEL2の変化に従って変化する。同様に、第2単位選択信号SELG_L(n)〜SELG_L(n+2)、SELG_L(n+4)〜SELG_L(n+6)、SELG_R(n)〜SELG_R(n+2)、SELG_R(n+4)〜SELG_R(n+6)も、選択駆動信号VSEL1、VSEL2の変化に従って変化する。
上記した第1単位選択信号および第2単位選択信号の変化に従って、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の一方の端部n1は、信号配線TPHまたはTPLに接続され、その他方の端部n2は、信号配線TPLまたはTPHに接続される。同様に、駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)の一方の端部n1は、信号配線TPLまたはTPHに接続され、その他方の端部n2は、信号配線TPHまたはTPLに接続される。これにより、駆動電極TL(n)〜TL(n+2)、TL(n+4)〜TL(n+6)のそれぞれは、磁界を発生する。束駆動電極を構成する駆動電極TL(n)〜TL(n+2)は、それぞれを流れる電流の向きが同じであるため、発生する磁界の方向が同じになり、磁界は重畳されることになる。同様に、束駆動電極を構成する駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)は、それぞれを流れる電流の向きが同じであるため、発生する磁界の方向も同じになり、磁界は重畳されることになる。その結果、この2個の束駆動電極の間に挟まれた駆動電極TL(n+3)の領域においては、2個の束駆動電極によって発生した磁界が重畳されることになる。
図23および図24において、一点鎖線F22(A)で示したタイミングのときの波形により、図22(A)に示す駆動状態となり、一点鎖線F22(B)で示したタイミングのときの波形により、図22(B)に示す駆動状態となる。
すなわち、F22(A)では状態選択信号VSEL1がハイレベルで状態選択信号VSEL2がロウレベルとなっている。この時第1駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)の端部n1から第1駆動電圧Vdを供給され、端部n2から第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態にあると同時に、第2駆動電極TL(n)〜TL(n+2)は端部n1から第2駆動電圧Vsが供給され、端部n2から第1駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態となっている。その次のタイミングF22(B)では状態選択信号VSEL1がロウレベルで状態選択信号VSEL2がハイレベルとなっている。この時第1駆動電極TL(n+4)〜TL(n+6)の端部n1から第2駆動電圧Vsを供給され、端部n2から第1駆動電圧Vdが供給される第2駆動状態にあると同時に、第2駆動電極TL(n)〜TL(n+2)の端部n1から第1駆動電圧Vdが供給され、端部n2から第2駆動電圧Vsが供給される第1駆動状態となっている。このように、1回の磁界タッチ検出期間TP(n+3)において、状態選択信号の相補的変化の回数に応じて図22(A)に示す駆動状態と図22(B)に示す駆動状態が交互に繰り返されることになる。
ここでは、磁界タッチ検出期間TP(n+3)を例にして説明したが、他の磁界タッチ検出期間においても同様である。なお、磁界検出期間TPDにおける動作は、図2を用いて説明した動作と同じであるため、説明は省略する。
この実施の形態3においては、磁界タッチ検出期間においては、第1駆動電極及び第2駆動電極が、隣り合う複数の駆動電極を含む束駆動電極であるため、発生する磁界を強くすることが可能となる。また、束駆動電極を構成するそれぞれの第1駆動電極と第2駆動電極は、時間的に交互に第1駆動状態と第2駆動状態とされるため、磁界の変化を多くすることが可能となる。結果として、ペンPenの容量素子C(図2)に蓄積される電荷量を、さらに増やすことが可能となり、検出感度の向上を図ることが可能となる。
図25は、実施の形態1〜3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。図25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。コンピュータ101はノート型もしくはデスクトップ型のコンピュータであってもよい。電子装置100がペンPenを備えず、コンピュータ101が電子装置100であってもよい。
コンピュータ101は、表示期間DPにおいて表示領域2に画像の表示を行い、磁界タッチ検出期間TP(n)〜TP(n+5)において表示領域2におけるペンPenの近接または接触の有無、及び座標の検出を行う。また電界タッチ検出期間TC(n)〜TC(n+5)において表示領域2における指の近接または接触の有無、及び座標の検出を行う。これらの検出結果に応じてコンピュータ101が処理を行う。
(実施の形態4)
実施の形態1〜3においては、表示装置1と一体化された入力検出装置を説明した。また、表示装置1を用いた電子装置の例を、図25で説明した。この実施の形態4においては、入力検出装置としてタッチパネルを説明する。この場合、タッチパネルは、入力検出装置であり、電子装置でもあると見なすことができる。図26は、実施の形態4に係わるタッチパネル200の構成を示す模式的な平面図である。
この実施の形態4に係わるタッチパネルは、表示機能を有していない。タッチパネル200は、平面視で見たとき、横方向に延在し、縦方向に平行に配置された複数の駆動電極TL(0)〜TL(p)と、縦方向に延在し、横方向に平行に配置された複数の検出電極を備えている。図26には、駆動電極TL(0)〜TL(p)のうち、駆動電極TL(n)〜TL(p)が例示されている。図26では、検出電極は省略されているが、平面視で見たとき、駆動電極TL(0)〜TL(p)と交差するように配置されている。例えば、駆動電極TL(n)〜TL(p)は、図1に示したように、第1基板TGBに形成され、検出電極は、図1に示したように、第2基板CGBに形成される。これにより、駆動電極と検出電極とは電気的に分離されている。
駆動電極TL(n)〜TL(p)は、磁界発生期間のとき、磁界を発生する。図示しないペンPenが、磁界発生期間のときに、近接していれば、ペンPen内の容量素子Cが充電され、磁界検出期間のときに、ペンPen内のコイルL1が磁界を発生する。磁界検出期間においては、検出電極により構成された磁界検出コイルによって、ペンPenからの磁界が検出される。
駆動電極TL(n)〜TL(P)の一方の端部n1は、駆動電極の一方の端部とタッチパネル200の辺2−Lとの間に配置された信号配線を介して、選択駆動回路DRLRに接続されている。また、駆動電極TL(n)〜TL(P)の他方の端部n2は、駆動電極の他方の端部とタッチパネル200の辺2−Rとの間に配置された信号配線を介して、選択駆動回路DRLRに接続されている。
選択駆動回路DRLRは、信号配線を介して、対応する駆動電極TL(n)〜TL(p)の一方の端部n1に接続された単位選択駆動回路UDL(n)〜UDL(p)と、信号配線を介して、対応する駆動電極TL(n)〜TL(p)の他方の端部n2に接続された単位選択駆動回路UDR(n)〜UDR(p)を備えている。
単位選択駆動回路UDL(n)〜UDL(p)は、磁界発生期間のとき、駆動電極を選択し、選択した駆動電極の一方の端部n1に、接地電圧Vsまたは接地電圧よりも電圧値の高い電圧Vdを供給する。同様に、単位選択駆動回路UDR(n)〜UDR(p)は、磁界発生期間のとき、駆動電極を選択し、選択した駆動電極の他方の端部n2に、電圧Vdまたは接地電圧Vsを供給する。すなわち、この実施の形態においては、スキャナ回路を使わずに選択駆動回路DRLRからそれぞれの駆動電極に対応する信号配線を介して、接地電圧Vsと電圧Vdとを選択的に供給するようになっている。
単位選択駆動回路UDL(n)〜UDL(p)と、単位選択駆動回路UDR(n)〜UDR(p)は、互いに同期して動作し、磁界発生期間のとき、同じ駆動電極を選択する。また、選択した駆動電極に対して、異なる電圧である第1駆動電圧と第2駆動電圧を供給する。この実施の形態では電圧Vdを第1駆動電圧とし、接地電圧Vsを第2駆動電圧とするが第1駆動電圧と第2駆動電圧とは、第1駆動電圧のほうが第2駆動電圧よりも電圧値が高ければ、それぞれどのような値であってもよい。第1駆動電圧、第2駆動電圧は、それぞれ交流電圧であってもよいし、直流電圧であってもよい。
図26(A)では、駆動電極TL(n+1)とTL(n+3)が選択されている。選択された駆動電極TL(n+1)の一方の端部n1には、単位選択駆動回路UDL(n+1)から0で図示される接地電圧Vsが供給され、その他方の端部n2には、単位選択駆動回路UDR(n+1)から+で図示される、電圧Vdが供給されている。また、選択された駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1には、単位選択駆動回路UDL(n+3)から電圧Vdが供給され、その他方の端部n2には、単位選択駆動回路UDR(n+3)から接地電圧Vsが供給される。
同じ磁界発生期間において、次のタイミングでは、図26(B)に示すように、選択された駆動電極TL(n+1)の一方の端部n1には、単位選択駆動回路UDL(n+1)から接地電圧Vsが供給され、その他方の端部n2には、単位選択駆動回路UDR(n+1)から電圧Vdが供給されている。また、選択された駆動電極TL(n+3)の一方の端部n1には、単位選択駆動回路UDL(n+3)から電圧Vdが供給され、その他方の端部n2には、単位選択駆動回路UDR(n+3)から接地電圧Vsが供給される。
これにより、図26(A)では、駆動電極TL(n+3)は、第1駆動状態となり、駆動電極TL(n+1)は、第2駆動状態となる。また、次のタイミングでは、駆動電極TL(n+1)は、第1駆動状態となり、駆動電極TL(n+3)は、第2駆動状態となる(図26(B))。これにより、選択された駆動電極のそれぞれにおいて、磁界の変化を多くすることが可能となる。
その結果、選択された駆動電極TL(n+1)とTL(n+3)との間に挟まれた駆動電極TL(n+2)の領域において、重畳される電界の変化を多くすることが可能となり、検出感度の向上を図ることが可能となる。同じ磁界発生期間において、図26(A)に示した状態と図26(B)に示した状態は、1回に限られず、複数回繰り返される。図26では、選択駆動回路DRLRが、タッチパネル200と分離されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、タッチパネル200に選択駆動回路DRLRを実装するようにしてもよい。例えば、選択駆動回路DRLRをフレキシブル基板に配置し、駆動電極TL(0)〜TL(p)が配置されているガラス基板に接続するようにしてもよい。
実施の形態1〜4においては、平面視において、互いに平行に配置された駆動電極に、磁界発生期間のとき、互いに異なる方向に電流を流して、駆動電極によって挟まれた領域で、強い磁界が発生するようにしている。磁界を発生すると言う観点で見た場合には、磁界発生期間のときに、互いに異なる方向に電流が流れるように駆動される少なくとも一対の駆動電極によって、磁界発生コイルが構成されていると見なすことができる。この場合には、図4に示した第1スキャナ回路SCL、第2スキャナ回路SCR、第1選択駆動回路SDLおよび第2選択駆動回路SDRによって、磁界発生コイルを駆動する駆動回路が構成されていると見なすことができる。この駆動回路は、1回の磁界タッチ検出期間において、選択された磁界発生コイルを流れる電流の方向が、所定時間間隔で、複数回、反転するように、磁界発生コイルを駆動することになる。すなわち、選択された磁界発生コイルを流れている電流の方向を、所定時間経過後に、反転するように駆動する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
例えば、実施の形態においては、駆動電極TL(0)〜TL(p)は、行方向に延在し、列方向に平行に配置されている場合を説明したが、行方向および列方向は、見る視点により変化する。見る視点を変えて、駆動電極TL(0)〜TL(p)が、列方向に延在し、行方向に並列に配置されている場合も本発明の範囲に含まれるものである。また、本明細書で用いている「平行」とは、互いに一端から他端に亘るまで交わることなく延在することを意味する。そのため、一方の線(あるいは電極)の一部又は全部が他方の線(あるいは電極)に対して傾いた状態で設けられていたとしても、これらの線が一端から他端まで交わるものでなければ、本明細書においては、この状態も「平行」であるとする。